(57)【要約】    【課題】  ガントリー部の移動に伴う揺れが少ないガントリー型ＸＹステージを提供する。    【解決手段】  架台４上に９個の除振マウント５を設け、その上に石定盤６を設ける。そして、石定盤６上に１対のガイドベース７を設け、その上に、石定盤６に対してＹ方向に移動可能にＣＦＲＰからなる１対の支柱１２を設ける。また、１対の支柱１２間には、ＣＦＲＰからなるビーム１４を張架する。更に、ビーム１４に対してＸ方向に移動可能に移動ベース１８を設け、移動ベース１８にレーザ光学ユニット２０を搭載する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定盤と、ヤング率が２００ＧＰａ以上である第１の複合材料からなり前記定盤上に前記定盤の上面に平行な第１の方向に相互に離隔して前記第１の方向に交差する第２の方向に移動可能に設けられた１対の支柱と、ヤング率が２００ＧＰａ以上である第２の複合材料からなり前記１対の支柱間に張架されたビームと、このビームに対して前記第１の方向に移動可能に設けられた移動ベースと、を有することを特徴とするガントリー型ＸＹステージ。
【請求項２】
前記第１及び第２の複合材料のうち少なくとも一方が炭素繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項１に記載のガントリー型ＸＹステージ。
【請求項３】
前記ビームがその上面に第１の孔が形成された殻からなる中空体であり、金属又は合金からなり前記ビームの上面に配置され前記第１の孔に整合する位置に第２の孔が形成され前記移動ベースの移動を案内する直動案内軸受と、金属又は合金からなり前記ビームの内部における前記殻を挟んで前記直動案内軸受に対向する位置に配置され前記第１の孔に整合する位置に第３の孔が形成された裏当材と、前記第２の孔、前記第１の孔及び前記第３の孔を挿通して前記直動案内軸受を前記ビームに固定する固定部材と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のガントリー型ＸＹステージ。
【請求項４】
前記第３の孔がねじ孔であり、前記固定部材が前記ねじ孔に螺合するボルトであることを特徴とする請求項３に記載のガントリー型ＸＹステージ。
【請求項５】
前記ビームの内部に前記第２の複合材料からなり垂直方向に延びる支持材が設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載のガントリー型ＸＹステージ。
【請求項６】
前記ビームの上面及び前記支柱の下面は、前記ビームを前記支柱に接合した後に研磨されたものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のガントリー型ＸＹステージ。
【請求項７】
液晶ディスプレイの欠陥検査装置に搭載されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のガントリー型ＸＹステージ。
【請求項８】
半導体デバイスの欠陥検査装置に搭載されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のガントリー型ＸＹステージ。
【請求項９】
前記移動ベースに固定されたレーザ照射装置を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のガントリー型ＸＹステージ。
【請求項１０】
液晶ディスプレイのレーザリペア装置に搭載されることを特徴とする請求項９に記載のガントリー型ＸＹステージ。
【請求項１１】
液晶マスクのレーザリペア装置に搭載されることを特徴とする請求項９に記載のガントリー型ＸＹステージ。
【請求項１２】
太陽電池パネルのパターニング装置に搭載されることを特徴とする請求項９に記載のガントリー型ＸＹステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面構造物に対して局所的な処理を施す装置に使用されるガントリー型ＸＹステージに関し、特に、液晶ディスプレイのレーザリペア装置、液晶マスクのレーザリペア装置、太陽電池パネルのパターニング装置、液晶ディスプレイの欠陥検査装置、半導体デバイスの欠陥検査装置等に使用されるガントリー型ＸＹステージに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイのＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）基板の製造欠陥を補修するレーザリペア装置には、主要な構成ユニットとして、ガントリー型ＸＹステージが設けられている。ガントリー型ＸＹステージは、固定部分である基台部と、この基台部上に設けられた可動部分であるガントリー部とから構成されている。基台部には、上面が水平なステージ面となっている石定盤が設けられている。また、ガントリー部には、石定盤上に配置され一方向（Ｙ方向）に移動可能な１対の支柱と、この１対の支柱の上端部間に張架されたビーム（梁材）とが設けられている。そして、このビームに、レーザ光学ユニットが、前記一方向に直交する方向（Ｘ方向）に移動可能となるように搭載されている（例えば、非特許文献１及び２参照。）。
【０００３】
これにより、基台部の石定盤上にリペア対象となる液晶ディスプレイを載置し、ガントリー部がレーザ光学ユニットを移動させて、このユニットを液晶ディスプレイの欠陥部の直上に位置させることにより、レーザ光学ユニットがこの欠陥部に対してレーザ光を照射して、欠陥部を修理（リペア）することができる。
【０００４】
このような液晶ディスプレイのレーザリペア装置等に使用されるガントリー型ＸＹステージには、誤差が１０μｍ程度の極めて高い形状精度が要求される。このため、石定盤は１個の大きな御影石等を精密に加工して作製される。また、ガントリー部を構成する支柱及びビームにも極めて高い形状精度が要求される。このため、従来のガントリー型ＸＹステージにおいては、ガントリー部の支柱及びビームは、鉄又は鉄合金の鋳造品（以下、総称して鉄鋳品という）を研磨加工して形成されている。これは、ガントリー部を例えば圧延鋼材等の鍛造品により形成すると、圧延方向の反りが不可避的に発生してしまい、十分な形状精度を得ることができないからである。また、支柱及びビームを鉄鋳品により形成すれば、鉄のヤング率は２０６ＧＰａ程度であり剛性が高いため、自重による撓み及び移動に伴うねじれ等の変形を抑制して、高い形状精度を維持することができる。
【０００５】
【非特許文献１】株式会社シグマホームページ（http://www.sigma-fa.co.jp/2_3.html）［平成１６年７月２８日検索］
【非特許文献２】住友重機械工業株式会社ホームページ（http://www.shi.co.jp/stage/prellys/20030318.htm）［平成１６年７月２８日検索］
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の従来の技術には、以下に示すような問題点がある。一般に、液晶ディスプレイのＴＦＴ基板を製造する際には、１枚のマザーガラスに複数のＴＦＴ基板を同時に形成する多面取りが行われる。そして近時、液晶ディスプレイの製造コストを低減するために、１枚のマザーガラスに形成するＴＦＴ基板の数を増加させる傾向にある。このため、マザーガラスのサイズは年々大型化しており、これに伴って、液晶ディスプレイのレーザリペア装置に使用されるＸＹステージも大型化している。このため、ガントリー部の質量が増大し、また、その移動距離も長くなっている。
【０００７】
この結果、ガントリー部を高速で動かすと、その移動のモーメントにより基台部の石定盤が揺れ、その振動がガントリー部に取り付けられたレーザ加工ユニットに伝わってしまう。これにより、リペア対象となる液晶ディスプレイを観察する画像に揺れが生じる。そして、この揺れが収まるまでリペア加工を施せないため、液晶ディスプレイ１枚当たりの処理時間が長くなってしまう。また、ガントリー部を低速で動かせば、揺れの発生を抑制することができるが、やはり液晶ディスプレイ１枚当たりの処理時間が長くなってしまう。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、ガントリー部の移動に伴う揺れが少ないガントリー型ＸＹステージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るガントリー型ＸＹステージは、定盤と、ヤング率が２００ＧＰａ以上である第１の複合材料からなり前記定盤上に前記定盤の上面に平行な第１の方向に相互に離隔して前記第１の方向に交差する第２の方向に移動可能に設けられた１対の支柱と、ヤング率が２００ＧＰａ以上である第２の複合材料からなり前記１対の支柱間に張架されたビームと、このビームに対して前記第１の方向に移動可能に設けられた移動ベースと、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、支柱及びビームをヤング率が２００ＧＰａ以上の複合材料により形成しているため、支柱及びビームの剛性を維持したまま、これらを軽量化することができる。これにより、支柱及びビームを第２の方向に移動させたときに定盤に印加される反力が小さく、この反力による定盤の揺れを抑制し、この結果、支柱及びビームの揺れを抑制することができる。このため、揺れが収まるまでの整定時間を短縮することができると共に、大きな加減速により支柱及びビームを高速で移動させることができる。
【００１１】
また、前記第１及び第２の複合材料のうち少なくとも一方が炭素繊維強化プラスチックであることが好ましい。炭素繊維強化プラスチックは振動吸収性が高く、制振効果が高いため、支柱及びビームの揺れをより効果的に抑制することができる。
【００１２】
更に、前記ビームがその上面に第１の孔が形成された殻からなる中空体であり、金属又は合金からなり前記ビームの上面に配置され前記第１の孔に整合する位置に第２の孔が形成され前記移動ベースの移動を案内する直動案内軸受と、金属又は合金からなり前記ビームの内部における前記殻を挟んで前記直動案内軸受に対向する位置に配置され前記第１の孔に整合する位置に第３の孔が形成された裏当材と、前記第２の孔、前記第１の孔及び前記第３の孔を挿通して前記直動案内軸受を前記ビームに固定する固定部材と、を有することが好ましい。
【００１３】
ビームを中空とすることにより、ビームを構成する複合材料の使用量を減らすことができる。これにより、材料コストを低減することができると共に、ビームをより一層軽量化することができる。また、金属又は合金からなる裏当材を使用して直動案内軸受をビームに固定することにより、この固定部分ががたつくことを防止できる。これにより、直動案内軸受の形状精度が経時的に劣化することを抑制できる。
【００１４】
このとき、前記ビームの内部に前記第２の複合材料からなり垂直方向に延びる支持材が設けられていることが好ましい。これにより、この支持材が、ビームの自重による撓み、並びに支柱及びビームの移動に伴うねじれに対抗するため、殻の厚さを薄くすることができ、ビームをより一層軽量化することができる。
【００１５】
更にまた、前記ビームの上面及び前記支柱の下面は、前記ビームを前記支柱に接合した後に研磨加工されたものであることが好ましい。これにより、ビームの上面と支柱の下面との間の距離を、より厳密に一定にすることができる。
【００１６】
更にまた、本発明に係るガントリー型ＸＹステージは、液晶ディスプレイの欠陥検査装置若しくは半導体デバイスの欠陥検査装置に搭載されるものであってもよく、又は、前記移動ベースに固定されたレーザ照射装置を有し、液晶ディスプレイのレーザリペア装置、液晶マスクのレーザリペア装置若しくは太陽電池パネルのパターニング装置に搭載されるものであってもよい。なお、液晶マスクとは、液晶ディスプレイのＴＦＴ基板を作製する際の原版となるマスクをいう。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、支柱及びビームをヤング率が２００ＧＰａ以上の複合材料で形成することにより、これらを軽量化し、支柱及びビームの移動速度を向上させることができる。また、支柱及びビームを加減速したときに定盤に印加される反力が小さくなるため、支柱及びビームの揺れを抑制することができる。これにより、揺れが整定されるまでの時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本実施形態に係るガントリー型ＸＹステージを示す斜視図であり、図２はビーム及びその周辺を示す断面図である。本実施形態に係るガントリー型ＸＹステージは、液晶ディスプレイのＴＦＴ基板の製造欠陥を補修するレーザリペア装置に搭載されるものである。図１に示すように、本実施形態に係るガントリー型ＸＹステージ１においては、固定部分である基台部２と、基台部２上に配置された可動部分であるガントリー部３とが設けられている。
【００１９】
基台部２においては、ガントリー型ＸＹステージ１全体を支える架台４が設けられている。架台４は、３行３列に等間隔に配置された９本の支柱４ａと、隣り合う支柱４ａ同士を連結する梁４ｂとから構成されている。支柱４ａ及び梁４ｂは、例えばＪＩＳ  Ｇ３４６６に記載された一般構造用角型鋼管により形成されている。また、架台４の各支柱４ａ上には、各１個の除振マウント５が設けられている。即ち、除振マウント５は合計で９個設けられている。除振マウント５は例えば空気ばねにより構成されている。各除振マウント５には機械式センサ（図示せず）が設けられており、その高さを自動的にパッシブ制御するようになっている。なお、除振マウント５に電子式センサを設け、その高さをアクティブ制御するようにしてもよい。
【００２０】
更に、この９個の除振マウント５上には、例えば１個の御影石からなる石定盤６が設けられている。石定盤６の形状は矩形の板状であり、その上面は平坦になっている。以下、図１に示すように、石定盤６の上面に平行な方向のうち、前記上面における１対の辺が延びる方向をＸ方向といい、他の１対の辺が延びる方向をＹ方向という。Ｘ方向とＹ方向とは相互に直交している。石定盤６のＸ方向の長さは例えば３．０ｍであり、Ｙ方向の長さは例えば３．５ｍである。そして、石定盤６の上面におけるＹ方向に延びる両端部には、１対のガイドベース７が固定されている。ガイドベース７は例えば鋳鉄からなり、Ｙ方向に延びる柱状の部材である。石定盤６の上面におけるガイドベース７間の領域がステージ面８となっている。
【００２１】
また、各ガイドベース７の上面には、Ｙ方向に延びる１対の直動案内軸受９が設けられている。直動案内軸受９は例えば炭素鋼により形成されている。直動案内軸受９は、ガントリー部３のＹ方向の移動を案内するものである。また、ガイドベース７の上面における直動案内軸受９間の領域には、ガントリー部３のＹ方向における位置を検出するリニアスケール１０が設けられている。更に、ガイドベース７におけるＹ方向に延びる側面のうち、他方のガイドベース７に対向していない側の側面には、リニアモータ固定子１１が取り付けられている。リニアモータ固定子１１はＹ方向に延びており、上方に開口された溝が形成されている。即ち、リニアモータ固定子１１のＹ方向に直交する断面は、コ字形状となっている。架台４、除振マウント５、石定盤６、ガイドベース７、直動案内軸受９、リニアスケール１０及びリニアモータ固定子１１により、基台部２が構成されている。
【００２２】
また、ガントリー部３においては、ヤング率が２００ＧＰａ以上の複合材料、例えば、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics：炭素繊維強化プラスチック）からなる１対の支柱１２が設けられている。ＣＦＲＰのヤング率は２００乃至６００ＧＰａであり、比重は例えば１．６である。そして、各支柱１２の下部にはリニアモータ可動子１３が固定されており、リニアモータ可動子１３はリニアモータ固定子１１の溝内に位置するようになっている。そして、リニアモータ固定子１１とリニアモータ可動子１３との間の磁気的相互作用により、ガントリー部３がＹ方向に移動するようになっている。
【００２３】
また、１対の支柱１２間には、ヤング率が２００ＧＰａ以上の複合材料、例えば、ＣＦＲＰからなるビーム１４が張架されている。即ち、ビーム１４はＸ方向に延びる梁状の部材であり、その両端部が１対の支柱１２の上面に連結されており、ステージ面８を跨いでいる。ビーム１４は、直方体形状の本体部１４ａと、この本体部１４ａの下部からＹ方向に延出した延出部１４ｂとから構成されている。これにより、ビーム１４におけるＸ方向に直交する断面の形状は、Ｌ字形状となっている。なお、ビーム１４のＸ方向の長さは例えば２．８ｍである。そして、ビーム１４は支柱１２に接着剤により接合されており、ビーム１４の上面及び支柱１２の下面は、ビーム１４を支柱１２に接合した後で、研磨加工されたものである。この研磨加工は、先ず大型の研磨装置により支柱１２及びビーム１４を研磨し、その後、測定器により形状を測定しながら、手作業により仕上げ研磨を行うものである。
【００２４】
そして、ビーム１４の本体部１４ａの上面に２本、延出部１４ｂの上面に１本、合計３本の直動案内軸受１５が設けられている。直動案内軸受１５は例えば炭素鋼により形成されており、Ｘ方向に延びている。また、本体部１４ａの上面における２本の直動案内軸受１５間の領域には、Ｘ方向に延びるリニアモータ固定子１６が設けられている。リニアモータ固定子１６には側方に開口された溝（図２参照）が形成されており、Ｘ方向に直交する断面形状がコ字形状となっている。更に、本端部１４ａの側面における延出部１４ｂの上方には、Ｘ方向に延びるリニアスケール１７が取り付けられている。
【００２５】
更に、ビーム１４に対してＸ方向に移動可能となるように、例えば鉄製プレートからなる移動ベース１８が設けられている。移動ベース１８におけるＸ方向に直交する断面の形状は、ビーム１４の上方及び直動案内軸受１５が設けられている側の側方を覆うような逆Ｌ字形状となっている。また、移動ベース１８のＸ方向における長さは、ビーム１４のＸ方向における長さよりも短い。そして、移動ベース１８の下面にはリニアモータ可動子１９が取り付けられており、リニアモータ固定子１６の溝内に位置するようになっている。これにより、移動ベース１８は、リニアモータ可動子１９とリニアモータ固定子１６との磁気的相互作用により、直動案内軸受１５に沿ってＸ方向に移動するようになっている。そして、移動ベース１８のＸ方向における位置は、リニアスケール１７により検出されるようになっている。
【００２６】
更にまた、移動ベース１８の上面及びビーム１４と対向していない側の側面には、レーザ光学ユニット２０が搭載されている。レーザ光学ユニット２０は、移動ベース１８の外側面を覆うような逆Ｌ字形状であり、ステージ面８に載置されるリペア対称物の拡大画像を外部に対して出力すると共に、このリペア対象物に向けてレーザ光を照射するものである。支柱１２、リニアモータ可動子１３、ビーム１４、直動案内軸受１５、リニアモータ固定子１６、リニアスケール１７、移動ベース１８、リニアモータ可動子１９及びレーザ光学ユニット２０により、ガントリー部３が構成されている。
【００２７】
以下、ビーム１４の構成を詳細に説明する。図２はビーム１４の長手方向（Ｘ方向）に直交する断面を示している。図２に示すように、ビーム１４は中空体であり、その外面を構成する殻２１が設けられている。そして、本体部１４ａと延出部１４ｂとを相互に区画するように、垂直方向に延びる板状の支持材２２ａが設けられている。また、本体部１４ａ内には、垂直方向に延びる２枚の板状の支持材２２ｂ及び２２ｃが設けられている。更に、本体部１４ａ内には、垂直方向に延びる２枚の支持材２２ｂ及び２２ｃと直交するように、水平方向に延びる１枚の板状の支持材２２ｄが設けられている。これにより、本体部１４ａの内部は、支持材２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄにより、６つの室に区画されている。また、延出部１４ｂの内部は、支持材２２ａにより本体部１４ａから区画された１つの室となっている。即ち、殻２１の内部は、板状の支持材２２ａ乃至２２ｄにより、７つの室に区画されている。
【００２８】
また、殻２１の内部における殻２１の上面部分の裏側には、殻２１を挟んで直動案内レール１５に対向する位置に、夫々裏当材２３が設けられている。裏当材２３は金属又は合金、例えば炭素鋼からなり、Ｘ方向に延びる帯状の板材である。そして、直動案内レール１５には複数個の孔２４がＸ方向に沿って１列に形成されており、ビーム１４の殻２１の上面部分における孔２４に整合する位置には、夫々孔２５が形成されている。また、裏当材２３における孔２４及び２５に整合する位置には、ねじ孔２６が形成されている。そして、金属又は合金からなるボルト２９が設けられており、孔２４及び２５を挿通してねじ孔２６に螺合している。これにより、直動案内レール１５がビーム１４に固定されている。
【００２９】
同様に、殻２１の上面部分の裏側における殻２１を挟んでリニアモータ固定子１６に対向する位置にも、裏当材２３が設けられている。また、リニアモータ固定子１６にはＸ方向に配列された複数個の孔２８が形成されており、殻２１における孔２８に整合する位置には孔２５が形成されており、裏当材２３における孔２８及び２５に整合する位置には、ねじ孔２６が形成されている。そして、孔２８及び２５を挿通してねじ孔２６に螺合するように、ボルト２９が設けられている。これにより、リニアモータ固定子１６がビーム１４に固定されている。なお、孔２５は金属又は合金製のヘリサートが設けられたねじ孔であってもよい。
【００３０】
ガントリー型ＸＹステージ１は、液晶ディスプレイのリペア装置に組み込まれている。このリペア装置には、リニアモータ固定子１１及びリニアモータ可動子１３を駆動させて、ガントリー部３をＹ方向に移動させると共に、リニアモータ固定子１６及びリニアモータ可動子１９を駆動させて、移動ベース１８をビーム１４に対してＸ方向に移動させる移動制御装置（図示せず）が設けられている。また、このリペア装置には、レーザ光学ユニット２０を駆動させて、リペア対象物の画像を得ると共に、リペア対象物に対してレーザ光を照射させるレーザ制御装置（図示せず）が設けられている。更に、レーザ光学ユニット２０から出力された画像を表示する表示装置（図示せず）も設けられている。
【００３１】
次に、上述の如く構成された本実施形態に係るガントリー型ＸＹステージ１の動作について説明する。図３（ａ）乃至（ｄ）は、本実施形態に係るガントリー型ＸＹステージ１の動作を経時的に示す側面図である。図１に示すように、先ず、リペアの対象となる液晶ディスプレイのＴＦＴ基板が複数個形成されたマザーガラス（図示せず）を、ステージ面８上に載置する。次に、リニアモータ固定子１１及びリニアモータ可動子１３を駆動して、ガントリー部３をＹ方向に移動させると共に、リニアモータ固定子１６及びリニアモータ可動子１９を駆動して、移動ベース１８をビーム１４に対してＸ方向に移動させて、レーザ光学ユニット２０をＴＦＴ基板のリペア部分に相当する位置に位置させる。次に、レーザ光学ユニット２０が、このリペア部分にレーザ光を照射し、リペア（修理）を行う。そして、このような動作を繰り返すことにより、複数ヶ所のリペアを行い、このマザーガラスに形成されたＴＦＴ基板の全てのリペア部分を修理する。その後、このマザーガラスをステージ面８上から搬出し、次のマザーガラスをステージ面８上に載置し、リペアを行う。
【００３２】
以下、ガントリー部３をＹ方向に移動させるときのガントリー型ＸＹステージ１の挙動を説明する。図３（ａ）は、ガントリー部３が移動を開始する前の状態を示している。なお、図３（ａ）乃至（ｄ）においては、図を簡略化するために、ガントリー部３及び架台４を夫々単なる矩形により表している。また、ガントリー部３、架台４、除振マウント５及び石定盤６以外の構成要素は、図示を省略している。図３（ａ）に示すように、ガントリー部３が移動を開始する前においては、ガントリー型ＸＹステージ１は定常状態にあり、石定盤６の上面は、除振マウント５により水平に保たれている。即ち、全ての除振マウント５の高さが相互に等しくなっており、ガントリー部３の移動開始側に位置する除振マウント５ａの高さが、移動終端側に位置する除振マウント５ｂの高さに等しくなっている。
【００３３】
図３（ｂ）は、ガントリー部３が移動を開始し、加速しているときの状態を示している。図３（ｂ）に示すように、ガントリー部３が方向３１に移動を開始して加速すると、その反力３２が石定盤６に印加され、これにより除振マウント５ａが垂直方向に圧縮され、石定盤６が沈み込む。このときの沈み込み量を沈み込み量３３とする。
【００３４】
図３（ｃ）は、ガントリー部３が減速している状態を示している。図３（ｃ）に示すように、図３（ｂ）に示す加速期において反力３２を受けて圧縮された除振マウント５ａは、図３（ｃ）に示す減速期には、石定盤６の位置を基準位置に戻そうとして、石定盤６を押し上げる。しかし、この時点ではガントリー部３が除振マウント５ａの直上域から移動しており、除振マウント５ａに印加されるガントリー部３の荷重が低減しているため、石定盤６を押し上げ過ぎてオーバーシュートしてしまう。即ち、このときの押し上げ量３４は、沈み込み量３３よりも大きくなる。その後、除振マウント５ａが石定盤６の除振マウント５ａ側の端部を引き下げる。このときの沈み込み量３５と前述の沈み込み量３３との和が、押し上げ量３４に等しくなる。
【００３５】
一方、ガントリー部３の移動終端側に位置する除振マウント５ｂには、徐々にガントリー部３の荷重が印加されていくことになるが、ガントリー部３の移動速度を高速にすればするほど、その荷重変動は急激になり、除振マウント５ｂの機械式センサによる制御がこの荷重変動に追従できなくなる。この結果、除振マウント５ｂは石定盤６の高さを基準位置に保つことができなくなり、石定盤６における除振マウント５ｂ側の端部が沈み込んでいく。このときの沈み込み量が、図３（ｃ）に示す沈み込み量３７である。また、ガントリー部３が減速を開始し、停止すると、その反力３６が石定盤６を介して除振マウント５ｂに印加されることになり、除振マウント５ｂは更に圧縮され、石定盤６の除振マウント５ｂ側の端部が更に沈み込む。この沈み込み量を沈み込み量３８とする。その後、除振マウント５ｂが石定盤６の位置を元の基準位置に戻そうとして、石定盤６を押し上げる。このときの押し上げ量３９は、前述の沈み込み量３７及び３８の和に等しくなる。
【００３６】
図３（ｄ）は、ガントリー部３の移動が完了した状態を示している。図３（ｄ）に示すように、この状態では除振マウント５が石定盤６の高さを基準位置に戻しており、石定盤６の上面は水平に戻っている。即ち、ガントリー型ＸＹステージ１は定常状態に戻っている。
【００３７】
次に、本実施形態の効果について説明する。上述の如く、ガントリー部３の移動に伴い、除振マウント５が図３（ａ）乃至（ｄ）に示すように動作するため、石定盤６はガントリー部３の移動方向（Ｙ方向）に揺れることになる。そして、この揺れが支柱１２及びビーム１４を介してレーザ光学ユニット２０に伝播し、レーザ光学ユニット２０を揺らすことになる。このため、上述の如く、このレーザ光学ユニット２０の揺れが収束するまで、リペアを行うことができず、作業効率が低下する。
【００３８】
この揺れ量は、ガントリー部３の質量をＭｃ、石定盤６の質量をＭｓとすると、（Ｍｃ／Ｍｓ）の値が小さいほど小さくなる。また、ガントリー部３の加速時の反力３２及び減速時の反力３６は、加減速度をαとすると、（Ｍｃ×α）で表され、この値が小さいほど石定盤６の揺れ量が小さくなる。そして、揺れ量が小さいほど、揺れが収まるまでの整定時間が短くなる。
【００３９】
本実施形態においては、ガントリー部３の支柱１２及びビーム１４をＣＦＲＰにより形成しているため、従来の支柱１２及びビーム１４を鉄鋳品により形成したガントリー型ＸＹステージと比較して、ガントリー部３が大幅に軽量化されている。即ち、前記Ｍｃの値が小さくなっている。これにより、前記（Ｍｃ／Ｍｓ）の値が小さくなり、石定盤６の揺れ量を小さくすることができる。この結果、石定盤から伝播されるレーザ光学ユニットの揺れによる観察画像の揺れを抑制し、また揺れが収まるまでの整定時間を短くすることができ、リペア処理時間を短縮することができる。また、従来よりも大きな加減速度によりガントリー部を移動させることができるため、ガントリー部を高速で移動させることが可能になる。これにより、レーザ光学ユニット２０の位置決め時間が短縮され、リペア作業の効率化を図ることができる。また、ＣＦＲＰは振動吸収性が良好であり、制振効果が高いため、石定盤の揺れをより効果的に整定することができる。
【００４０】
なお、単にガントリー部の軽量化を図るだけであれば、支柱１２及びビーム１４を一般的な樹脂材料により形成することも考えられる。しかしながら、支柱１２及びビーム１４を一般的な樹脂材料により形成すると、これらの部品に必要とされる形状精度を得ることができない。レーザ光学ユニット２０の位置を高精度に制御するためには、ビーム１４の上面の高さが厳密に一定である必要があり、その最大許容誤差は１０μｍ程度である。しかしながら、支柱１２及びビーム１４を一般的な樹脂、例えばアクリル樹脂により形成すると、アクリル樹脂は、比重は１．２であるため鉄鋳品よりも軽量であるが、ヤング率が３ＧＰａ程度しかないため、支柱１２及びビーム１４が自重及びレーザ光学ユニット２０等の質量により撓んでしまう。また、ガントリー部３を移動させるための１対のリニアモータ（リニアモータ固定子１１及びリニアモータ可動子１３）の動作にずれがあると、ビーム１４がねじれてしまう。この結果、ビーム１４の上面の高さを一定に保つことができなくなる。
【００４１】
これに対して、本実施形態においては、支柱１２及びビーム１４の形状精度を鉄鋳品と同等水準以上に保持しつつ、これらの部品の軽量化を図るために、支柱１２及びビーム１４をＣＦＲＰにより形成している。ＣＦＲＰのヤング率は２００乃至６００ＧＰａであり、十分に剛性が高いため、要求される形状精度を十分に実現することができる。なお、支柱１２及びビーム１４の材料はＣＦＲＰには限定されないが、必要な形状精度を得るためには、ヤング率が２００ＧＰａ以上の材料を使用する必要がある。
【００４２】
また、本実施形態においては、ガントリー部３の質量をより一層低減し、形状精度をより一層向上させるために、上述の如く支柱１２及びビーム１４をヤング率が２００ＧＰａ以上の複合材料により形成することの他に、いくつかの工夫をこらしている。先ず、ビーム１４を中空体としている。これにより、ビーム１４をより一層軽量化すると共に、高価なＣＦＲＰの使用量を削減し、コストを低減している。また、ビーム１４における殻２１の内部に、板状の支持材２２ａ乃至２２ｄを設けている。これにより、ビーム１４の剛性を向上させることができ、その分、殻２１を薄くすることができる。この結果、更にビーム１４を軽量化し、ＣＦＲＰの使用量を低減することができる。なお、本実施形態においては、４枚の支持材２２ａ乃至２２ｄにより殻２１の内部を７つの室に区画する例を示したが、垂直方向に延びる板状又は棒状の支持材が少なくとも１つあれば、ビーム１４の剛性を向上させる効果が得られる。
【００４３】
更に、殻２１の上面部分の裏側に裏当材２３を設け、ボルト２７を直動案内軸受１５の孔２４及び殻２１の孔２５を挿通させ、裏当材２３のネジ孔２６に螺合させることにより、直動案内軸受１５をビーム１４に固定している。これにより、ＣＦＲＰ製の殻２１にねじ孔を形成し、このねじ孔に金属製のボルトを直接螺合させる場合と比較して、ボルトによってねじ孔が削れることによりボルトががたつくことを防止し、ガントリー部３の形状精度が経時的に劣化することを抑制できる。また、孔２５をねじ穴とする場合は、このねじ孔の内面に金属又は合金製のヘリサートを設けることにより、同様な効果を得ることができる。
【００４４】
更にまた、ガントリー部１３を作製する際には、先ず、ビーム１４を接着剤により支柱１２に接合して一体化し、その後、ビーム１４の上面及び支柱１２の下面を研磨加工している。これにより、ビーム１４の上面と支柱１２の下面との間の距離を厳密に一定とすることができ、ビーム１４の上面の高さを精度よく揃えることができる。また、この研磨工程は、大型の研磨装置により支柱１２及びビーム１４からなる一体構成物を研磨加工する工程と、測定器を使用して形状を測定しながら、手作業により仕上げ研磨を行う工程とを順次実施している。これにより、ガントリー部３を極めて高精度に加工することができる。
【００４５】
以下、具体的な数値を挙げて、本実施形態のガントリー型ＸＹステージを、従来の支柱及びビームが鉄鋳品からなるガントリー型ＸＹステージと比較する。先ず、鉄の比重が７．９であるのに対して、ＣＦＲＰの比重は１．６程度であり、鉄の約２０％である。このため、鉄鋳品により形成された支柱及びビームの合計質量は６００ｋｇ程度であるのに対して、ＣＦＲＰにより形成された支柱及びビームの合計質量は１２０ｋｇ程度である。また、石定盤６の質量Ｍｓは例えば１０ｔｏｎである。このため、前記（Ｍｃ／Ｍｓ）の値は、従来の支柱及びビームに鉄鋳品を使用したＸＹステージでは１１％程度であるのに対して、本実施形態の支柱及びビームにＣＦＲＰを使用したＸＹステージでは６％程度である。これにより、従来のＸＹステージでは、揺れの大きさが最大で例えば５ｍｍ程度であり、リペア作業を開始できるまでの揺れの整定時間が最大で例えば５秒間であったのに対して、本実施形態においては、揺れの大きさは最大で例えば２ｍｍ程度となり、揺れの整定時間は最大で例えば２秒間となり、大幅な短縮が可能となる。また、従来のガントリー型ＸＹステージにおいては、ガントリー部の移動速度は最大でも８００ｍｍ／秒程度までしか実現できないが、本実施形態に係るガントリー型ＸＹステージでは、ガントリー部の移動速度を１６００ｍｍ／秒とすることが可能である。
【００４６】
更に、近時のガントリー型ＸＹステージの大型化に伴い、ガントリー部の質量が増加し、より推力が大きいリニアモータが必要となっているが、本実施形態によれば、ガントリー部を軽量化できるため、ガントリー部を移動させるリニアモータの推力を抑えることができ、ガントリー型ＸＹステージのコストの増大を抑えることができる。
【００４７】
なお、本実施形態においては、石定盤６上に１対のガイドベース７を設ける例を示したが、本発明はこれに限定されず、ガイドベースを設けずに石定盤６の上面に直接、直動案内軸受９及びリニアスケール１０を取り付け、また、石定盤６の側面に直接、リニアモータ固定子１１を取り付けてもよい。この場合は、ガイドベース７の分だけ、本実施形態よりも支柱１２の高さを高くする必要がある。
【００４８】
また、本実施形態においては、基台部２上に１組のガントリー部３を設け、１組のガントリー部３に１つの移動ベース１８を設ける例を示したが、本発明はこれに限定されず、１つの基台部上にＹ方向に移動する複数組のガントリー部を設けてもよく、また、１組のガントリー部にＸ方向に移動する複数の移動ベース１８を設け、各移動ベース１８に夫々レーザ光学ユニット２０を搭載してもよい。これにより、複数ヶ所のリペアを同時に行うことができる。
【００４９】
更に、本実施形態においては、ガントリー型ＸＹステージを液晶ディスプレイのリペア装置に組み込む例を示したが、本発明はこれに限定されず、本発明に係るガントリー型ＸＹステージは、大型の平面構造物に対して何らかの局所的な処理を施す装置に好適に使用することができ、例えば、液晶マスクのレーザリペア装置、太陽電池パネルのパターニング装置、液晶ディスプレイの欠陥検査装置、半導体デバイスの欠陥検査装置等に組み込んでもよい。なお、液晶ディスプレイ又は半導体デバイス等の欠陥検査装置に組み込む場合は、レーザ光学ユニットの替わりに顕微鏡ユニット等を搭載させる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係るガントリー型ＸＹステージは、大型の平面構造物に対して何らかの局所的な処理を施す装置、例えば、液晶ディスプレイのリペア装置、液晶マスクのレーザリペア装置、太陽電池パネルのパターニング装置、液晶ディスプレイの欠陥検査装置、半導体デバイスの欠陥検査装置等に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態に係るガントリー型ＸＹステージを示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係るガントリー型ＸＹステージのビーム及びその周辺を示す断面図である。
【図３】（ａ）乃至（ｄ）は、本実施形態に係るガントリー型ＸＹステージの動作を経時的に示す側面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１；ガントリー型ＸＹステージ
２；基台部
３；ガントリー部
４；架台
４ａ；支柱
４ｂ；梁
５、５ａ、５ｂ；除振マウント
６；石定盤
７；ガイドベース
８；ステージ面
９；直動案内軸受
１０；リニアスケール
１１；リニアモータ固定子
１２；支柱
１３；リニアモータ可動子
１４；ビーム
１４ａ；本体部
１４ｂ；延出部
１５；直動案内軸受
１６；リニアモータ固定子
１７；リニアスケール
１８；移動ベース
１９；リニアモータ可動子
２０；レーザ光学ユニット
２１；殻
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ；支持材
２３；裏当材
２４、２５、２８；孔
２６；ねじ孔
２９；ボルト
３１；方向
３２、３６；反力
３３、３５、３７、３８；沈み込み量
３４、３９；押し上げ量
【図１】
2006049384.tif 000003
【図２】
2006049384.tif 000004
【図３】
2006049384.tif 000005