JP2003243345A - 研磨装置 - Google Patents

研磨装置

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JP2003243345A
JP2003243345A JP2002040149A JP2002040149A JP2003243345A JP 2003243345 A JP2003243345 A JP 2003243345A JP 2002040149 A JP2002040149 A JP 2002040149A JP 2002040149 A JP2002040149 A JP 2002040149A JP 2003243345 A JP2003243345 A JP 2003243345A
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Japan
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polishing
chuck table
workpiece
tool
felt
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JP2002040149A
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English (en)
Inventor
Yasutaka Mizomoto
康隆 溝本
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Disco Corp
Original Assignee
Disco Abrasive Systems Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フエルト砥石の研削面の目詰まりを防止して
生産性を良好に維持することができる研磨装置を提供す
る。 【解決手段】 被加工物を保持するチャックテーブルを
備えたチャックテーブル機構と、該チャックテーブルに
保持された被加工物を研磨するための研磨ユニットとを
有し、該研磨ユニットが回転スピンドルと該回転スピン
ドルに装着された工具装着部材および該工具装着部材に
装着されフエルトに砥粒を分散させ適宜のボンド剤で固
定したフエルト砥石からなる研磨部材を備えた研磨工具
とを具備している研磨装置であって、チャックテーブル
の側方に配設され該研磨部材の研磨面に高圧エアーを噴
出するエアーノズルを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、チャックテーブル
に保持された半導体ウエーハ等の被加工物を研磨する研
磨装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイス製造工程においては、略
円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列さ
れたストリートと呼ばれる切断ラインによって多数の矩
形領域を区画し、該矩形領域の各々に半導体回路を形成
する。このように多数の半導体回路が形成された半導体
ウエーハをストリートに沿って分離することにより、個
々の半導体チップを形成する。半導体チップの小型化お
よび軽量化を図るために、通常、半導体ウエーハをスト
リートに沿って切断して個々の矩形領域を分離するのに
先立って、半導体ウエーハの裏面を研削して所定の厚さ
に形成している。半導体ウエーハの裏面の研削は、通
常、ダイヤモンド砥粒をレジンボンドの如き適宜のボン
ドで固着して形成した研削工具を、高速回転せしめなが
ら半導体ウエーハの裏面に押圧せしめることによって遂
行されている。このような研削方式によって半導体ウエ
ーハの裏面を研削すると、半導体ウエーハの裏面に所謂
加工歪が生成され、これによって個々に分割された半導
体チップの抗折強度が相当低減される。この研削された
半導体ウエーハの裏面に生成される加工歪を除去する対
策として、研削された半導体ウエーハの裏面を硝酸およ
び弗化水素酸を含むエンチング液を使用して化学的エッ
チングするウエットエッチング法やエッチングガスを用
いるドライエッチング法が使用されている。また、研削
された半導体ウエーハの裏面を遊離砥粒を使用してポリ
ッジングするポリッジング法も実用化されている。
【0003】しかしながら、上述したウエットエッチン
グ法、ドライエッチング法およびポリッジング法は、生
産性が悪いとともに、廃液が環境汚染の原因となる。こ
のような問題を解決するために本出願人は、フエルトに
砥粒を分散させ適宜のボンド剤で固定したフエルト砥石
からなる研磨工具を用いて、研削された半導体ウエーハ
の裏面を研磨し、研削歪みを取り除く技術を特願200
1−93397として提案した。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】而して、特願2001
−93397として提案したフエルト砥石からなる研磨
工具を用いる研磨法は、被加工物を乾式で研磨するた
め、フエルト砥石の研磨面が目詰まりを起こして研磨能
力が低下し、生産性が低下する原因となる。
【0005】本発明は上記事実に鑑みてなされたもので
あり、その主たる技術課題は、フエルト砥石の研削面の
目詰まりを防止して生産性を良好に維持することができ
る研磨装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記主たる技術課題を解
決するため、本発明によれば、被加工物を保持するチャ
ックテーブルを備えたチャックテーブル機構と、該チャ
ックテーブルに保持された被加工物を研磨するための研
磨ユニットとを有し、該研磨ユニットが回転スピンドル
と該回転スピンドルに装着された工具装着部材および該
工具装着部材に装着されフエルトに砥粒を分散させ適宜
のボンド剤で固定したフエルト砥石からなる研磨部材を
備えた研磨工具とを具備している研磨装置において、該
チャックテーブルの側方に配設され該研磨部材の研磨面
に高圧エアーを噴出するエアーノズルを具備している、
ことを特徴とする研磨装置が提供される。
【0007】上記チャックテーブル機構は、上記研磨部
材の研磨面と対向する研磨域において該研磨面と平行に
所定の範囲で往復動せしめられる支持基台と該支持基台
に回転自在に配設されたチャックテーブルとを具備して
おり、上記エアーノズルは該支持基台に配設されてい
る。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された
研磨装置の好適な実施形態について、添付図面を参照し
て詳細に説明する。
【0009】図1には本発明による研磨装置の斜視図が
示されている。研磨装置は、全体を番号2で示す装置ハ
ウジングを具備している。装置ハウジング2は、細長く
延在する直方体形状の主部21と、該主部21の後端部
(図1において右上端)に設けられ実質上鉛直に上方に
延びる直立壁22とを有している。直立壁22の前面に
は、上下方向に延びる一対の案内レール221、221
が設けられている。この一対の案内レール221、22
1に研磨ユニット3が上下方向に移動可能に装着されて
いる。
【0010】研磨ユニット3は、移動基台31と該移動
基台31に装着されたスピンドルユニット32を具備し
ている。移動基台31は、後面両側に上下方向に延びる
一対の脚部311、311が設けられており、この一対
の脚部311、311に上記一対の案内レール221、
221と摺動可能に係合する被案内溝312、312が
形成されている。このように直立壁22に設けられた一
対の案内レール221、221に摺動可能に装着された
移動基台31の前面には前方に突出した支持部313が
設けられている。この支持部313にスピンドルユニッ
ト32が取り付けられる。
【0011】スピンドルユニット32は、支持部313
に装着されたスピンドルハウジング321と、該スピン
ドルハウジング321に回転自在に配設された回転スピ
ンドル322と、該回転スピンドル322を回転駆動す
るための駆動源としての電動モータ323とを具備して
いる。回転スピンドル322の下端部はスピンドルハウ
ジング321の下端を越えて下方に突出せしめられてお
り、その下端には円板形状の工具装着部材324が設け
られている。なお、工具装着部材324には、周方向に
間隔をおいて複数のボルト挿通孔(図示していない)が
形成されている。この工具装着部材324の下面に研磨
工具325が装着される。研磨工具325は、図3およ
び図4に図示する如く、円板形状の支持部材326と円
板形状の研磨部材327とから構成されている。支持部
材326には周方向に間隔をおいてその上面から下方に
延びる複数の盲ねじ穴326aが形成されている。支持
部材326の下面は円形支持面を構成しており、研磨部
材327はエポキシ樹脂系接着剤の如き適宜の接着剤に
よって支持部材326の円形支持面に接合されている。
研磨部材327は、図示の実施形態においてはフエルト
に砥粒を分散させ適宜のボンド剤で固定したフエルト砥
石が用いられている。このフエルト砥石からなる研磨部
材327自体の構成についての詳細な説明は、本出願人
が既に提案した特願2001−93397の明細書およ
び図面に詳細に説明されているのでかかる記載に委ね、
本明細書においては説明を省略する。上記回転スピンド
ル322の下端に固定されている工具装着部材324の
下面に研磨工具325を位置付け、工具装着部材324
に形成されている貫通孔を通して研磨工具325の支持
部材326に形成されている盲ねじ孔326aに締結ボ
ルト328を螺着することによって、工具装着部材32
4に研磨工具325が装着される。
【0012】図1に戻って説明を続けると、図示の実施
形態における研磨装置は、上記研磨ユニット3を上記一
対の案内レール221、221に沿って上下方向(後述
するチャックテーブルの載置面と垂直な方向)に移動せ
しめる研磨ユニット送り機構4を備えている。この研磨
ユニット送り機構4は、直立壁22の前側に配設され実
質上鉛直に延びる雄ねじロッド41を具備している。こ
の雄ねじロッド41は、その上端部および下端部が直立
壁22に取り付けられた軸受部材42および43によっ
て回転自在に支持されている。上側の軸受部材42には
雄ねじロッド41を回転駆動するための駆動源としての
パルスモータ44が配設されており、このパルスモータ
44の出力軸が雄ねじロッド41に伝動連結されてい
る。移動基台31の後面にはその幅方向中央部から後方
に突出する連結部(図示していない)も形成されてお
り、この連結部には鉛直方向に延びる貫通雌ねじ穴が形
成されており、この雌ねじ穴に上記雄ねじロッド41が
螺合せしめられている。従って、パルスモータ44が正
転すると移動基台31即ち研磨ユニット3が下降即ち前
進せしめられ、パルスモータ44が逆転すると移動基台
31即ち研磨ユニット3が上昇即ち後退せしめられる。
【0013】図1を参照して説明を続けると、ハウジン
グ2の主部21の後半部上には略矩形状の没入部211
が形成されており、この没入部211にはチャックテー
ブル機構5が配設されている。チャックテーブル機構5
は、支持基台51とこの支持基台51に実質上鉛直に延
びる回転中心軸線を中心として回転自在に配設された円
板形状のチャックテーブル52とを含んでいる。支持基
台51は、上記没入部211上に前後方向(直立壁22
の前面に垂直な方向)である矢印23aおよび23bで
示す方向に延在する図示しない一対の案内レールに摺動
自在に装着されており、図示しないチャックテーブル移
動機構によって矢印23aおよび23bで示す方向に被
加工物搬入・搬出域24と上記スピンドルユニット32
を構成する研磨工具325の研磨部材327と対向する
研磨域25との間で移動せしめられる。なお、支持基台
51は、研磨域25においては図示しないチャックテー
ブル移動機構によって図2において実線で示す研磨開始
位置Aと2点鎖線で示す研磨終了位置Bとの間を該研磨
部材327の研磨面372aと平行に往復動せしめられ
る。チャックテーブル52は、多孔質セラミッックスの
如き適宜の多孔性材料から構成されており、図示しない
吸引手段に接続されている。従って、チャックテーブル
52を図示しない吸引手段に選択的に連通することによ
り、その上面に載置された被加工物を吸引保持する。
【0014】図示の実施形態における研磨装置は、図2
に示すようにチャックテーブル52の側方(後側)にお
いて支持基台51に配設されたエアーノズル55を備え
ている。このエアーノズル55は、図示しない高圧エア
ー供給手段に接続されており、チャックテーブル機構5
が研磨域25に位置付けられた状態で研磨工具325を
構成する研磨部材327の研磨面372aに向けて高圧
エアーを噴出する。なお、図示の実施形態においては、
エアーノズル55の噴出口の直径は2〜5mmに設定さ
れている。また、図示しない高圧エアー供給手段によっ
てエアーノズル55に供給される高圧エアーの圧力は
0.3メガパスカル(Mpa)が望ましく、エアーノズ
ル55から噴出する高圧エアーの流量は毎分150〜2
50リットル(150〜250リットル/分)が適当で
ある。
【0015】上記チャックテーブル機構5を構成する支
持基台51の移動方向両側には、図1に示すように横断
面形状が逆チャンネル形状であって、図示しないチャッ
クテーブル移動機構を覆っている蛇腹手段53および5
4が付設されている。蛇腹手段53および54はキャン
パス布の如き適宜の材料から形成することができる。蛇
腹手段53の前端は没入部211の前面壁に固定され、
後端はチャックテーブル機構5の支持基台51の前端面
に固定されている。蛇腹手段54の前端はチャックテー
ブル機構5の支持基台51の後端面に固定され、後端は
装置ハウジング2の直立壁22の前面に固定されてい
る。チャックテーブル機構5が矢印23aで示す方向に
移動せしめられる際には蛇腹手段53が伸張されて蛇腹
手段54が収縮され、チャックテーブル機構5が矢印2
3bで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段53
が収縮されて蛇腹手段54が伸張せしめられる。
【0016】図1に基づいて説明を続けると、装置ハウ
ジング2の主部21における研磨域25の側方には、研
磨域25においてチャックテーブル52上に保持された
被加工物と上記研磨部材327との接触部に冷却エアー
を噴出する冷却エアーノズル6が配設されている。この
冷却エアーノズル6は、図示しない冷却用エアー供給手
段に接続されている。
【0017】図示の実施形態における研磨装置は、研磨
域52に位置せしめられているチャックテーブル機構5
とともに、チャックテーブル52上に保持された被加工
物に押圧せしめらている研磨工具325を囲繞する防塵
カバー7を具備している。この防塵カバー7は全体とし
て箱形状であり、上壁71、前壁72および両側壁7
3、73を有する。防塵カバー7の両側壁73、73は
上下方向中間に下方を向いた肩面73a、73aを有
し、両側壁73、73の下半部は上記没入部211の両
側面に密接せしめられ、肩面73a、73aがハウジン
グ2の主部21の両側縁部の上面に載置せしめられる。
防塵カバー7の前壁72にはチャックテーブル機構5の
通過を許容するための矩形開口72aが形成されてい
る。防塵カバー7の上壁71には、研磨工具325の通
過を許容するための円形開口71aが形成されている。
また、防塵カバー7の上壁71には、円形開口71aの
周縁から上方に延びる円筒部材74が設けられている。
防塵カバー7の上壁71の一部には、開閉自在な保守点
検用の扉75が配設されている。更に、防塵カバー7の
上壁71には、防塵カバー7内を排気するための排気ダ
クト76が付設されている。排気ダクト76は適宜の排
気手段(図示していない)に接続されており、研磨工具
325によって被加工物を研磨する際には、防塵カバー
7によって囲繞されている研磨域25における研磨粉等
の粉塵が排気される。
【0018】図1に基づいて説明を続けると、装置ハウ
ジング2の主部21における前半部上には、第1のカセ
ット11と、第2のカセット12と、被加工物仮載置手
段13と、洗浄手段14と、被加工物搬送手段15と、
被加工物搬入手段16および被加工物搬出手段17が配
設されている。第1のカセット11は研磨加工前の被加
工物を収納し、装置ハウジング2の主部21におけるカ
セット搬入域に載置される。第2のカセット12は装置
ハウジング2の主部21におけるカセット搬出域に載置
され、研磨加工後の被加工物を収納する。被加工物仮載
置手段13は第1のカセット11と被加工物搬入・搬出
域24との間に配設され、研磨加工前の被加工物を仮載
置する。洗浄手段14は被加工物搬入・搬出域24と第
2のカセット12との間に配設され、研磨加工後の被加
工物を洗浄する。被加工物搬送手段15第1のカセット
11と第2のカセット12との間に配設され、第1のカ
セット11内に収納された被加工物を被加工物仮載置手
段13に搬出するとともに洗浄手段14で洗浄された被
加工物を第2のカセット12に搬送する。被加工物搬入
手段16は被加工物仮載置手段13と被加工物搬入・搬
出域24との間に配設され、被加工物仮載置手段13上
に載置された研磨加工前の被加工物を被加工物搬入・搬
出域24に位置付けられたチャックテーブル機構6のチ
ャックテーブル62上に搬送する。被加工物搬出手段1
7は被加工物搬入・搬出域24と洗浄手段14との間に
配設され、被加工物搬入・搬出域24に位置付けられた
チャックテーブル52上に載置されている研磨加工後の
被加工物を洗浄手段14に搬送する。また、図示の実施
形態における研磨装置は、装置ハウジング2の主部21
における中央部に上記チャックテーブル52を洗浄する
洗浄水噴射ノズル18を備えている。この洗浄水噴射ノ
ズル18は、チャックテーブル機構5が被加工物搬入・
搬出域24に位置付けられた状態において、チャックテ
ーブル52に向けて洗浄水を噴出する。
【0019】上記第1のカセット11に収容される被加
工物は、環状のフレームに保護テープを介して表面側が
装着された半導体ウエーハ(従って、半導体ウエーハは
裏面が上側に位置する)、或いは支持基板(サブストレ
ート)上に表面側が装着された半導体ウエーハ(従っ
て、半導体ウエーハは裏面が上側に位置する)でよい。
このような被加工物である半導体ウエーハを収容した第
1のカセット11は、装置ハウジング2の主部21にお
ける所定のカセット搬入域に載置される。そして、カセ
ット搬入域に載置された第1のカセット11に収容され
ていた研磨加工前の半導体ウエーハが全て搬出される
と、空のカセット11に代えて複数個の半導体ウエーハ
を収容した新しいカセット11が手動でカセット搬入域
に載置される。一方、装置ハウジング2の主部21にお
ける所定のカセット搬出域に載置された第2のカセット
12に所定数の研磨加工後の半導体ウエーハが搬入され
ると、かかる第2のカセット12が手動で搬出され、新
しい空の第2のカセット12が載置される。
【0020】次に、上述した研磨装置の加工処理動作に
ついて説明する。第1のカセット11に収容された研磨
加工前の被加工物としての半導体ウエーハは被加工物搬
送手段15の上下動作および進退動作により搬送され、
被加工物仮載置手段13に載置される。被加工物仮載置
手段13に載置された半導体ウエーハは、ここで中心合
わせが行われた後に被加工物搬入手段16の旋回動作に
よって被加工物搬入・搬出域24に位置せしめられてい
るチャックテーブル機構5のチャックテーブル52上に
載置される。チャックテーブル52上に載置された被加
工物は、図示しない吸引手段によってチャックテーブル
52上に吸引保持される。
【0021】チャックテーブル52上に半導体ウエーハ
を吸引保持したならば、図示しないチャックテーブル移
動機構を作動してチャックテーブル機構5を矢印23a
で示す方向に移動し、研磨域25の図2において実線で
示す研磨開始位置Aに位置付ける。研磨域25の研磨開
始位置Aおいては、半導体ウエーハWを保持したチャッ
クテーブル52を例えば300rpm程度で回転し、上
記サーボモータ323を駆動して研磨工具325を40
00〜7000rpmで回転するとともに、上記研磨ユ
ニット送り機構4のパルスモータ44を正転駆動して研
磨ユニット3を下降即ち前進せしめる。そして、研磨工
具325の研磨部材327をチャックテーブル52上の
半導体ウエーハの裏面に所定の荷重で押圧する。次に、
図示しないチャックテーブル移動機構を一方向に作動し
チャックテーブル機構5を矢印23aで示す方向に図2
において2点鎖線で示す研磨終了位置B、即ち半導体ウ
エーハWの図2において右端が研磨工具325の研磨部
材327の中心を越えエアーノズル55が研磨部材32
7の右端を僅かに越える位置移動する。このとき、チャ
ックテーブル機構5の移動速度は、例えば100〜20
0mm/分に設定されている。そして、チャックテーブ
ル52が研磨終了位置B迄移動したら、図示しないチャ
ックテーブル移動機構を他方向に作動してチャックテー
ブル機構5を矢印23bで示す方向に移動して研磨開始
位置Aに戻し、上記動作を繰り返し実行する。この研削
動作を予め設定された時間、またはチャックテーブル機
構5の往復動を設定された回数実行することにより、研
磨部材327の作用によって半導体ウエーハの裏面が所
定量乾式研磨され、残留加工歪が除去される。
【0022】上記研磨工具325の研磨部材327によ
る乾式研磨時においては、図示しない高圧エアー供給手
段によって供給された高圧エアーがエアーノズル55か
ら研磨部材327の研磨面327aに向けて噴出され
る。そして、研磨時においては、エアーノズル55が配
設された支持基台51が研磨開始位置Aと研磨終了位置
Bとの間を往復動するの、エアーノズル55から噴出さ
れた高圧エアーは回転する研磨部材327の研磨面32
7a全体に吹きつけることができる。この結果、研磨時
に研磨部材327の研磨面327aに付着した研磨粉は
吹きつけられる高圧エアーによって除去され、研磨面3
27aの目詰まりを防止することができる。なお、研磨
時においては上述したように研磨部材327の研磨面3
27aにエアーノズル55から高圧エアーが吹きつけら
れるので、研磨部材327の研磨面327aが冷却され
るため、エアーノズル55から噴出される高圧エアーは
研磨時における発熱対策としても機能する。
【0023】また、図示の実施形態においては、研磨工
具325の研磨部材327による乾式研磨時において
は、研磨域25の側方に配設された冷却エアーノズル6
からも研磨部材327と半導体ウエーハとの接触部に冷
却用エアーが噴射されるので、研削面327eと半導体
ウエーハとの接触面をより冷却することができる。な
お、上述した乾式研磨作用によって研磨粉が飛散する
が、この際には図示しない排気手段が作動せしめられて
いて、防塵カバー7内に飛散した粉塵は排気ダクト76
を通して排気される。
【0024】上述したようにして研磨が終了すると、研
磨工具325が半導体ウエーハの裏面から上方に離隔さ
れ、チャックテーブル機構5が矢印23bで示す方向に
被加工物搬入・搬出域24まで移動せしめられる。しか
る後に、チャックテーブル52上の研磨加工された半導
体ウエーハの吸引保持が解除され、吸引保持が解除され
た半導体ウエーハは被加工物搬出手段17により搬出さ
れて洗浄手段14に搬送される。洗浄手段14に搬送さ
れた半導体ウエーハは、ここで洗浄された後に被加工物
搬送手段15よって第2のカセット12の所定位置に収
納される。
【0025】
【発明の効果】本発明による研磨装置は、チャックテー
ブルの側方に配設され研磨部材の研磨面に高圧エアーを
噴出するエアーノズルを具備しており、研磨時において
はエアーノズルから高圧エアーを研磨部材の研磨面に向
けて噴出するので、研磨時に研磨部材の研磨面に付着し
た研磨粉は吹きつけられる高圧エアーによって除去され
る。従って、研磨面の目詰まりを防止することができ、
生産性を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によって構成された研磨装置の一実施形
態を示す斜視図。
【図2】図1に示す研磨装置の要部側面図。
【図3】図1に示す研磨装置に装備されるスピンドルユ
ニットを構成する研磨工具を示す斜視図。
【図4】図3に示す研磨工具その下面側から見た状態を
示す斜視図。
【符号の説明】 2:装置ハウジング 3:研磨ユニット 31:移動基台 32:スピンドルユニット 321:スピンドルハウジング 322:回転スピンドル 322a:供給するエアー供給通路 323:サーボモータ 324:工具装着部材 325:研磨工具 326:支持部材 327:研磨部材 327a:研磨面 4:研磨ユニット送り機構 44:パルスモータ 5:チャックテーブル機構 51:支持基台 52:チャックテーブル 53、54:蛇腹手段 55:エアーノズル 6:冷却エアーノズル 7:防塵カバー 11:第1のカセット 12:第2のカセット 13:被加工物仮載置手段 14:洗浄手段 15:被加工物搬送手段 16:被加工物搬入手段 17:被加工物搬出手段 18:洗浄水噴射ノズル

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被加工物を保持するチャックテーブルを
    備えたチャックテーブル機構と、該チャックテーブルに
    保持された被加工物を研磨するための研磨ユニットとを
    有し、該研磨ユニットが回転スピンドルと該回転スピン
    ドルに装着された工具装着部材および該工具装着部材に
    装着されフエルトに砥粒を分散させ適宜のボンド剤で固
    定したフエルト砥石からなる研磨部材を備えた研磨工具
    とを具備している研磨装置において、 該チャックテーブルの側方に配設され該研磨部材の研磨
    面に高圧エアーを噴出するエアーノズルを具備してい
    る、ことを特徴とする研磨装置。
  2. 【請求項2】 該チャックテーブル機構は、該研磨部材
    の該研磨面と対向する研磨域において該研磨面と平行に
    所定の範囲で往復動せしめられる支持基台と該支持基台
    に回転自在に配設されたチャックテーブルとを具備して
    おり、該エアーノズルは該支持基台に配設されている、
    請求項1記載の研磨装置。
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