(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部材と、前記本体部材に取り付けられた補強部材と、を備える構造部材であって、
前記補強部材は、
前記本体部材よりも大きい比剛性を有し、
前記本体部材の長手方向に沿って延在しており、
前記本体部材の曲げに対する剛性を補強するように前記本体部材に支持されており、
延在方向に伸縮自在であるように前記本体部材に支持されており、
前記本体部材は、
前記補強部材の延在方向における両端近傍の側面を前記延在方向に直交する方向に支持する２つの端部支持部と、
前記補強部材の前記延在方向における中央近傍の側面を前記端部支持部の支持方向に対向する方向に支持する中央支持部と、を有し、
前記補強部材は、前記本体部材の内部に設けられた中空部に収納され、
前記端部支持部と前記中央支持部とは、前記中空部の内壁面上に位置し、
前記補強部材の延在方向における端面と、当該端面に対面する前記中空部の内壁面との間には間隙が設けられていることを特徴とする構造部材。
【請求項２】
前記端部支持部は、
前記延在方向に平行に延びる前記補強部材の側面と、前記延在方向に対して傾斜した前記中空部の内壁面と、の間に挟み込まれた楔状部材を有することを特徴とする請求項１に記載の構造部材。
【請求項３】
前記楔状部材を前記延在方向に移動させる移動機構を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載の構造部材。
【請求項４】
前記本体部材は、機械構造物に含まれ水平方向に延在する部材であり、
前記補強部材は、
上面に接触する前記中央支持部と、下面に接触する前記端部支持部と、により上下方向に挟まれて支持されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の構造部材。
【請求項５】
前記機械構造物は、露光装置において露光用マスクを保持するマスクフレームであり、
前記本体部材は、前記マスクを下面に吸着して支持するマスクホルダーに含まれる部材であることを特徴とする請求項４に記載の構造部材。
【請求項６】
構造部材の本体部材に補強部材を取り付けて補強を行う構造部材の補強方法であって、
前記本体部材よりも大きい比剛性を有する前記補強部材を、
前記本体部材の長手方向に沿って延在し、
前記本体部材の曲げに対する剛性を補強するように前記本体部材に支持され、
延在方向に伸縮自在であるように前記本体部材に支持されるように、前記本体部材に取り付け、
前記本体部材は、
前記補強部材の延在方向における両端近傍の側面を前記延在方向に直交する方向に支持する２つの端部支持部と、
前記補強部材の前記延在方向における中央近傍の側面を前記端部支持部の支持方向に対向する方向に支持する中央支持部と、を有し、
前記補強部材は、前記本体部材の内部に設けられた中空部に収納され、
前記端部支持部と前記中央支持部とは、前記中空部の内壁面上に位置し、
前記補強部材の延在方向における端面と、当該端面に対面する前記中空部の内壁面との間には間隙が設けられていることを特徴とすることを特徴とする構造部材の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造部材及び構造部材の補強方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機械構造物等においては、通常、荷重が印加された際の構造部材の弾性変形は小さいことが好ましいので、構造部材には高い剛性が望まれる。また、構造部材は軽量であることも同時に望まれる場合が多い。このように、構造部材の剛性向上と軽量化とを図るために、下記特許文献１の技術が提案されている。この文献で開示されたラビングステージのサブステージは、アルミニウムの平板形状体を２枚のＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics；炭素繊維強化プラスチック）板で狭持した構造をなしている。上記のような構造により、サブステージの剛性向上と軽量化とを図る旨が特許文献１で提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６３７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、金属とＣＦＲＰといったような異なる材料を組み合わせた部材にあっては、温度変動が発生した場合に、両材料の熱膨張の相違に起因して部材全体に温度歪みによる変形が生じる場合もある。よって、上記のサブステージでは、温度変動への対応が困難である。この種の構造部材にあっては、剛性向上及び軽量化を図るのみならず温度変動にも対応可能であることが求められていた。
【０００５】
本発明は、剛性向上及び軽量化を図りながら温度変動にも良好に対応可能な構造部材及び構造部材の補強方法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】
【０００６】
本発明の構造部材は、本体部材と、本体部材に取り付けられた補強部材と、を備える構造部材であって、補強部材は、本体部材よりも大きい比剛性を有し、本体部材の長手方向に沿って延在しており、本体部材の曲げに対する剛性を補強するように本体部材に支持されており、延在方向に伸縮自在であるように本体部材に支持されており、本体部材は、補強部材の延在方向における両端近傍の側面を延在方向に直交する方向に支持する２つの端部支持部と、補強部材の延在方向における中央近傍の側面を端部支持部の支持方向に対向する方向に支持する中央支持部と、を有し、補強部材は、本体部材の内部に設けられた中空部に収納され、端部支持部と中央支持部とは、中空部の内壁面上に位置し、補強部材の延在方向における端面と、当該端面に対面する中空部の内壁面との間には間隙が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
この構造部材では、本体部材よりも比剛性が大きい補強部材により曲げに対する剛性が補強され、また軽量化も図られる。また、補強部材が延在方向に伸縮自在であるように支持されているので、温度変動に伴い補強部材と本体部材との間で延在方向の伸縮寸法差が発生したとしても、補強部材の本体部材に対する相対的な伸縮は許容される。よって、本体部材及び補強部材には温度歪みが生じ難く、その結果、この構造部材は、温度変動にも良好に対応可能である。また、本体部材に曲げ力が印加された場合には、端部支持部及び中央支持部を介して、補強部材にも曲げ力が伝達され、構造部材全体としての曲げに対する剛性が向上する。また、補強部材が本体部材に対して相対的に伸縮した場合にも、間隙によって両部材の伸縮寸法差が吸収され、補強部材の端面が内壁面に突き当たることが避けられる。よって、補強部材は延在方向に伸縮自在である。
【０００８】
削除
【０００９】
削除
【００１０】
また、端部支持部は、延在方向に平行に延びる補強部材の側面と、延在方向に対して傾斜した中空部の内壁面と、の間に挟み込まれた楔状部材を有することとしてもよい。この構成によれば、楔状部材を延在方向に移動させることにより、構造部材の曲げ形状を調整することができる。また、この場合、楔状部材を延在方向に移動させる移動機構を更に備えてもよい。
【００１１】
また、具体的には、本体部材は、機械構造物に含まれ水平方向に延在する部材であり、補強部材は、上面に接触する中央支持部と、下面に接触する端部支持部と、により上下方向に挟まれて支持されることとしてもよい。機械構造物で水平方向に延在する部材は、重力に起因する曲げ力が作用する場合が多いので、当該荷重に対抗する剛性を強化する必要性が高く、前述したような構成が好適に適用される。
【００１２】
また、機械構造物は、露光装置において露光用マスクを保持するマスクフレームであり、本体部材は、マスクを下面に吸着して支持するマスクホルダーに含まれる部材であることとしてもよい。露光装置の露光用マスクには、特に高い位置精度が要求される。よって、露光装置においては、マスク重量によるマスクホルダーの撓みを低減する必要性が高く、前述したような構成が好適に適用される。
【００１３】
また、本発明の構造部材の補強方法は、構造部材の本体部材に補強部材を取り付けて補強を行う構造部材の補強方法であって、本体部材よりも大きい比剛性を有する補強部材を、本体部材の長手方向に沿って延在し、本体部材の曲げに対する剛性を補強するように本体部材に支持され、延在方向に伸縮自在であるように本体部材に支持されるように、本体部材に取り付け、本体部材は、補強部材の延在方向における両端近傍の側面を延在方向に直交する方向に支持する２つの端部支持部と、補強部材の延在方向における中央近傍の側面を端部支持部の支持方向に対向する方向に支持する中央支持部とを有し、補強部材は、本体部材の内部に設けられた中空部に収納され、端部支持部と中央支持部とは、中空部の内壁面上に位置し、補強部材の延在方向における端面と、当該端面に対面する中空部の内壁面との間には間隙が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
この補強方法では、本体部材よりも比剛性が大きい補強部材により曲げに対する剛性が補強され、また軽量化も図られる。また、補強部材が延在方向に伸縮自在であるように支持されているので、温度変動によって補強部材と本体部材との間で延在方向の伸縮寸法差が発生したとしても、補強部材の本体部材に対する相対的な伸縮は許容される。よって、本体部材及び補強部材には温度歪みが生じ難く、その結果、この補強方法による構造部材は、温度変動にも良好に対応可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、剛性向上及び軽量化を図りながら温度変動にも良好に対応可能な構造部材及び構造部材の補強方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る構造部材の断面図である。
【図２】図１の構造部材が適用されたマスクフレームの一部破断斜視図である。
【図３】図１の構造部材が適用されたステージ装置の斜視図である。
【図４】図１の構造部材が適用されたガントリ型ステージ装置の斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る構造部材の構造モデルの断面図である。
【図６】図５の構造部材が適用されるステージ装置の斜視図である。
【図７】図５の構造部材が適用される検査装置の斜視図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る構造部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る構造部材及び構造部材の補強方法の実施形態について詳細に説明する。以下では、各図に示すように、Ｚ軸を鉛直軸としＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ，Ｙ，Ｚを各部の位置関係の説明に用いる場合がある。
【００１８】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る構造部材１００について図１を参照し説明する。構造部材１００は、Ｙ方向を長手方向として水平に延在し、自重や外部からの荷重によって、矢印Ａで示す方向の曲げ力を受ける部材である。例えば、機械構造物の中で重い部品を搭載する梁が、構造部材１００に該当する。構造部材１００は、上記曲げ力によって下（−Ｚ方向）を凸にするようにＹＺ平面内で撓むので、この撓みを小さくすべく曲げに対する剛性が強化されている。
【００１９】
具体的には、構造部材１００は、例えばアルミニウム製の本体部材１０１と、本体部材１０１に取り付けられ当該本体部材１０１の剛性を補強する補強部材１０３とを備えている。補強部材１０３は、本体部材１０１よりも大きい比剛性を有する材料で形成されている。ここで、比剛性とは、材料の弾性係数を当該材料の比重で除した値をいう（比剛性＝弾性係数／比重）。補強部材１０３は直方体形状をなし、例えば、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics；炭素繊維強化プラスチック）を材料とする。補強部材１０３の材料として、本体部材１０１よりも高い比剛性をもつ材料を採用することで、過度に重量を増加させることなく本体部材１０１の剛性を補強することができる。
【００２０】
ここで、ＣＦＲＰ製の補強部材１０３を複雑な形状にすると、成型工程が必要であるので製造工程が複雑化してしまい。製造コストも増加してしまう。これに対し、補強部材１０３を直方体形状とすれば、板状のＣＦＲＰ材を直線的に切り出して補強部材１０３を製作することができ、製造工程の簡易化を図ることができる。また、板状のＣＦＲＰ材としては、比較的安価で市販される汎用品も存在するので、上記構成は製造コストの低減にも寄与する。同様に、ＣＦＲＰ製の補強部材１０３は、角パイプ形状又は丸パイプ形状としてもよい。この場合も、汎用品の角パイプ形状又は丸パイプ形状のＣＦＲＰ材を長手方向で切断して補強部材１０３を製作することができる。
【００２１】
なお、補強部材１０３の材料としては、本体部材１０１よりも高い比剛性の材料であれば、ＣＦＲＰに限られず種々のものを採用することができる。ＣＦＲＰなどのいわゆる「複合材料」は、一般に高い比剛性をもつので、補強部材１０３の材料として採用すると好ましい。ここで複合材料とは、繊維等の強化材料と樹脂等の母材（マトリクス）とで構成される材料をいい、例えば、補強部材１０３の材料に適用するものとして、ガラス繊維強化樹脂、アラミド繊維強化樹脂、ボロン繊維強化樹脂等が上記複合材料に含まれる。また、補強部材１０３の材料としては、複合材料以外にも、セラミックス、高機能性樹脂等を採用してもよい。
【００２２】
本体部材１０１の内部にはＹ方向に延在する中空部１０５が形成されており、補強部材１０３はＹ方向に延在するように中空部１０５内に収納されている。本体部材１０１は、中空部１０５の底面である内壁面１０５ｂに設けられた２つの楔状部材１０７を有している。楔状部材１０７は、補強部材１０３のＹ方向における両端近傍において、補強部材１０３の下側面１０３ｂを＋Ｚ方向に支持する。楔状部材１０７は、補強部材１０３の下側面１０３ｂと内壁面１０５ｂとの間に挟み込まれている。楔状部材１０７が配置された内壁面１０５ｂは、Ｙ軸に対して傾斜した傾斜面として形成されている。この構成によれば、楔状部材１０７をＹ方向に移動させることにより、楔状部材１０７から補強部材１０３に作用する＋Ｚ方向の力を増減することができる。よって、この構成によれば、構造部材１００の曲げ形状を調整することができる。また、例えば、構造部材１００に荷重が作用したときに、構造部材１００の撓みを相殺するように楔状部材１０７を移動するといった運用も可能になる。
【００２３】
また、楔状部材１０７には、本体部材１０１の端面１１１を貫通してＹ方向に延在するロッド１１３が接続されている。ロッド１１３にはネジが切られており、ロッド１１３は本体部材１０１の貫通孔部分に螺合されている。ロッド１１３の他端に設けられたツマミ１１５を回転操作することで、ロッド１１３を回転させ、楔状部材１０７を＋Ｙ方向又は−Ｙ方向に移動させることができる。このように、ロッド１１３を含む上記の機構は、楔状部材１０７をＹ方向に移動させるための移動機構として機能する。
【００２４】
更に、本体部材１０１は、中空部１０５の天井面である内壁面１０５ａ上に設けられた中央支持部１０９を有している。中央支持部１０９は、内壁面１０５ａから下方に台状に突出するように形成されている。中央支持部１０９は、補強部材１０３のＹ方向における中央において、補強部材１０３の上側面１０３ａを−Ｚ方向に支持する。中央支持部１０９の下端面は、補強部材１０３の上側面１０３ａに接着されてもよい。
【００２５】
補強部材１０３は、中央支持部１０９と２つの楔状部材１０７とによってＺ方向（上下方向）に挟まれて支持される。以上のような支持構造により、構造部材１００に印加された矢印Ａ方向の曲げ力は、補強部材１０３に伝達され補強部材１０３でも負担されるので、補強部材１０３は、本体部材１０１の矢印Ａ方向の曲げに対する剛性を補強するように本体部材１０１に支持されていると言える。
【００２６】
ここで、構造部材１００の周囲の温度が変動した場合には、本体部材１０１及び補強部材１０３の両部材に熱膨張／熱収縮が発生する。この場合、両部材をなす材料の熱膨張係数の相違に起因して、両部材の伸縮寸法に差が生じる。当該伸縮寸法差は、特に、各部材の長手方向（Ｙ方向）において顕著に現れる。そこで、補強部材１０３は、Ｙ方向に相対的に伸縮自在であるように本体部材１０１に支持されている。
【００２７】
具体的には、補強部材１０３のＹ方向（延在方向）における両端面１０３ｃと、当該端面１０３ｃに対面する中空部１０５の内壁面１０５ｃとの間には、間隙ｇが設けられている。この構造によれば、補強部材１０３は、本体部材１０１に対して相対的にＹ方向に伸縮自在である。すなわち、補強部材１０３が、本体部材１０１に対して相対的にＹ方向に伸縮した場合にも、間隙ｇによって両部材の伸縮寸法差が吸収され、端面１０３ｃが内壁面１０５ｃに突き当たることが避けられる。
【００２８】
また、温度変動による補強部材１０３の伸縮時には、楔状部材１０７の上面と補強部材１０３の下側面１０３ｂとがＹ方向に滑り、楔状部材１０７が補強部材１０３の伸縮を妨げることも避けられる。よって、本体部材１０１は補強部材１０３の相対的な伸縮を妨げず、その結果、構造部材１００の周囲の温度が変動した場合にも、構造部材１００に不要な熱応力や温度歪みが生じる等の不具合が避けられる。なお、中央支持部１０９の下端面と補強部材１０３の上側面１０３ａとを接着等で接合した場合において、当該接合面の長さは補強部材１０３全体の長さに対して小さいので、当該接合面内における両部材の伸縮寸法差は無視できると考えられる。
【００２９】
また、補強部材１０３の材料としてＣＦＲＰを用いる場合を考える。ＣＦＲＰ材は、ボルト穴等を設けた場合に応力集中による強度低下が顕著に現れるといった性質をもつ。よって、補強部材１０３にボルト穴等を設けることは可能な限り避ける方が好ましい。これに対し、構造部材１００では、補強部材１０３を中央支持部１０９と楔状部材１０７とによってＺ方向（上下方向）に挟んで支持する構造をなしている。従って、ボルト止め等により補強部材１０３を本体部材１０１に固定する必要がない。よって、補強部材１０３にはボルト穴等の応力集中部分を形成することなく、例えば直方体形状のままでＣＦＲＰ製の補強部材１０３を使用することができる。その結果、補強部材１０３の損壊を抑制することができ、ひいては構造部材１００の強度を維持することができる。
【００３０】
以上のとおり、構造部材１００では、本体部材１０１よりも比剛性が大きい補強部材１０３により曲げに対する剛性が補強され、また軽量化も図られる。また、補強部材１０３が延在方向に伸縮自在であるように支持されているので、温度変動に伴い補強部材１０３と本体部材１０１との間で延在方向（Ｙ方向）の伸縮寸法差が発生したとしても、補強部材１０３の本体部材１０１に対する相対的な伸縮は許容される。よって、本体部材１０１及び補強部材１０３には温度歪みが生じ難く、その結果、構造部材１００は、温度変動にも良好に対応可能である。
【００３１】
続いて、上述した構造部材１００を機械構造物の梁として適用する形態の例について説明する。
【００３２】
〔適用例１〕
図２は、構造部材１００が適用されるマスクフレーム１の一部破断斜視図である。マスクフレーム１は、露光装置において露光用のマスクを位置決めするための位置決め装置に備えられる。マスクフレーム１は、露光用マスクＭを水平な姿勢で吊り下げて保持し、位置決め用のアクチュエータ（図示せず）で駆動される。
【００３３】
マスクフレーム１は、Ｙ方向に平行に延びる２本のマスクホルダー３とマスクホルダー３同士を連結する桁部５とを備えている。マスクホルダー３の下面には露光用マスクＭの上面を吸着するための吸引口３ａが設けられている。２本のマスクホルダー３の下面に、１枚の露光用マスクＭが吸着保持されることにより、ＸＹ平面上に広がる露光用マスクＭが吊り下げられる。
【００３４】
露光用マスクＭを保持した状態においては、マスクホルダー３の長手方向全体に亘って露光用マスクＭの重力が作用する。露光用マスクＭの重力によってマスクホルダー３が撓むと、露光用マスクＭの平面度が低下し、露光用マスクＭの位置精度が低下してしまう。露光装置においては、露光用マスクＭを高精度に位置決めすることが要求されるので、露光用マスクＭの平面度を高めるべく、マスクホルダー３の撓みを低減することが求められる。すなわち、マスクホルダー３には、曲げに対する剛性を高くすることが求められる。
【００３５】
そこで、マスクフレーム１においては、マスクホルダー３の構成として、前述の構造部材１００の構成が採用される。すなわち、図に示されるように、マスクホルダー３は、アルミニウム製の本体部材１０１と、本体部材１０１の中空部１０５内に配置されたＣＦＲＰ製の補強部材１０３とを備えている。そして、補強部材１０３は、中央支持部１０９と２つの楔状部材１０７とによって、合計３箇所で支持されている。なお、マスクホルダー３において、前述の構造部材１００と同一又は同等の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３６】
前述のとおり、露光装置の露光用マスクＭには、特に高い位置精度が要求されるので、露光用マスクＭの重量によるマスクホルダー３の撓みを低減する必要性が高く、マスクホルダー３には構造部材１００の構成が好適に適用される。
【００３７】
〔適用例２〕
【００３８】
図３は、構造部材１００が適用されるステージ装置２１を示す斜視図である。ステージ装置２１は、Ｘ方向に移動する一対のＸスライダ２２と、Ｘスライダ２２をガイドする一対のガイド２３と、Ｘスライダ２２間に横架されたＸステージ２４と、Ｘステージ２４上をＹ方向に移動する平板状の可動テーブル２５とを有する。
【００３９】
また、ステージ装置２１は、一対のガイド２３を支持する石定盤２６と、石定盤２６を支持する除振マウント２７と、石定盤２６上に装架された一対のガントリフレーム２８と、ガントリフレーム２８間に横架されたヘッド支持部材２９とを有する。なお、Ｘスライダ２２には、可動テーブル２５をＸ方向に駆動するＸ方向リニアモータ（図示せず）が設けられ、Ｘステージ２４上には、可動テーブル２５をＹ方向に駆動するＹ方向リニアモータ（図示せず）が設けられている。
【００４０】
ヘッド支持部材２９は、石定盤２６の左右両側に架け渡された一対のガントリフレーム２８のほぼ中間位置に横架されるように固定されている。このヘッド支持部材２９には、所定間隔毎に一列に並設された複数のヘッド３０と、複数のヘッド３０を作動させるヘッド作動制御装置３１とが搭載されている。ヘッド３０は、可動テーブル２５上に載置されたワークに対してレーザ照射等の加工を行う。
【００４１】
このようなステージ装置２１においては、ヘッド支持部材２９の構成として、前述の構造部材１００の構成が採用される。これにより、ヘッド支持部材２９の曲げに対する剛性が向上され、ヘッド支持部材２９の撓みが低減されるので、ヘッド３０の位置精度が向上し、その結果、ワークの加工精度が向上する。
【００４２】
〔適用例３〕
図４は、構造部材１００が適用されるガントリ型ステージ装置４１の斜視図である。ステージ装置４１は、架台４２と、架台４２上に支持された吸着テーブル４３（一点鎖線で示す）と、吸着テーブル４３の両側に配された一対のＸ方向リニアモータ４４と、一対のＸ方向リニアモータ４４により架台４２上を駆動されるガントリ部（移動体）４５とを有する。
【００４３】
架台４２は、鉄骨を格子状に接合した強固な構成であり、その上面には、基板を吸着する吸着テーブル４３が載置固定されている。さらに、架台４２上には、吸着テーブル４３と平行に延在する向きに一対のＸ方向リニアモータ４４が取り付けられている。
【００４４】
Ｘ方向リニアモータ４４は、いわゆるオープンコア付きリニアモータと呼ばれる構成のアクチュエータであり、架台４２に固定された固定ベース４６上に設けられている。また、固定ベース４６上には、ガントリ部４５の移動方向を案内するＸ方向リニアガイド４７が取り付けられている。
【００４５】
ガントリ部４５は、移動方向（Ｘ方向）と直交するＹ方向に延在形成されており、側方からみた断面形状が四角形状または長方形に形成されている。ガントリ部４５には、Ｙ方向に移動可能に支持された移動ブラケット４９が取り付けられている。この移動ブラケット４９には、例えば、吸着テーブル４３上に吸着された基板を加工する加工装置、または基板の加工面を検査する検査装置などが適宜装着される。
【００４６】
基板が大型化（大面積化）されると、ガントリ部４５のＹ方向長さが長く形成されてガントリ部４５が長大化する。その場合、ガントリ部４５は、縦断面の大きさに対する全長が長くなるため、自重やガントリ部４５に装着される各種装置の重さによってガントリ部４５が歪むおそれが生じる。そのため、ガントリ部４５には、長大化に伴って装着される各種装置の荷重に耐えうる剛性が要求される。そこで、このステージ装置４１においては、ガントリ部４５の構成として、前述の構造部材１００の構成が採用される。これにより、ガントリ部４５の曲げに対する剛性が向上され、ガントリ部４５の撓みが低減されるので、移動ブラケット４９に装着された加工装置の位置精度が向上し、その結果、基板の加工精度が向上する。
【００４７】
（第２実施形態）
続いて、図５を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る構造部材２００について説明する。図５は、本実施形態の構造部材２００の、曲げに対抗する構造をモデル化して示す断面図である。なお、構造部材２００の構成要素のうち、前述の構造部材１００と同一又は同等の構成要素には、同一の符号を付し重複する説明を省略する。
【００４８】
構造部材２００は、Ｙ方向を長手方向として水平に延在し、＋Ｘ方向及び−Ｘ方向の加速度による荷重によって、矢印Ｐ及び矢印Ｑで示す方向の曲げ力を受ける部材である。例えば、機械構造物の中で加速度を受ける梁が、構造部材２００に該当する。構造部材２００は、上記曲げ力によって＋Ｘ方向又は−Ｘ方向を凸にするようにＸＹ平面内で撓むので、この撓みを小さくすべく上記曲げに対する剛性が強化されている。
【００４９】
具体的には、構造部材２００は、本体部材１０１と、当該本体部材１０１の中空部１０５に収納された補強部材１０３とを備えている。中空部１０５の内壁面には、補強部材１０３を支持する６つの支点が設けられている。そのうち、中央支点２０９ｐ，２０９ｑは、互いに対向して位置し、補強部材１０３の中央部側面をそれぞれ＋Ｘ方向，−Ｘ方向に支持する。中央支点２０９ｐ，２０９ｑは、具体的には、図１に示される中央支持部１０９のようなものであってもよい。更に、一対ずつ存在する端部支点２０７ｐ，２０７ｑは、互いに対向して位置し補強部材１０３の端部側面をそれぞれ−Ｘ方向，＋Ｘ方向に支持する。端部支点２０７ｐ、２０７ｑは、補強部材１０３の表面をＹ方向に滑るように構成されており、具体的には、図１に示される楔状部材１０７のようなものであってもよい。
【００５０】
以上のような支持構造により、構造部材２００に印加された矢印Ｐ方向の曲げ力は、中央支点２０９ｐと端部支点２０７ｐ、２０７ｐとを介して補強部材１０３に伝達され、補強部材１０３でも負担される。また、構造部材２００に印加された矢印Ｑ方向の曲げ力は、中央支点２０９ｑと端部支点２０７ｑ、２０７ｑとを介して補強部材１０３に伝達され、補強部材１０３でも負担される。よって、補強部材１０３は、本体部材１０１の矢印Ｐ方向及びＱ方向の曲げに対する剛性を補強するように本体部材１０１に支持されていると言える。
【００５１】
また、補強部材１０３のＹ方向の両端面と、当該両端面に対面する中空部１０５の内壁面との間には、間隙ｇが設けられている。この構造により、補強部材１０３は本体部材１０１に対して相対的に伸縮自在であるので、本体部材１０１及び補強部材１０３には温度歪みが生じ難く、その結果、構造部材１００は、温度変動にも良好に対応可能である。
【００５２】
なお、構造部材２００は、図５において例えばＸ軸周りに９０°回転させることにより、鉛直方向（Ｚ方向）に延在する「柱」に適用することもできる。
【００５３】
続いて、上述した構造部材２００を機械構造物の梁として適用する形態の例について説明する。
【００５４】
〔適用例１〕
図６は、構造部材２００が適用されるステージ装置６１の斜視図である。ステージ装置６１は、ベース６２と、一対のシャフトモータ６３Ａ，６３ＢからなるＸ軸駆動部６３と、Ｘ軸駆動部６３によってＸ軸方向へ移動するＸ軸移動体６４と、Ｘ軸移動体６４に設けられた一対のＹ軸シャフトモータ６６Ａ，６６ＢからなるＹ軸駆動部６６と、Ｙ軸駆動部６６によってＹ軸方向へ移動するＹ軸移動体６７とを備えている。Ｘ軸移動体６４は、Ｙ方向に延在しＹ軸移動体６７の移動をガイドするガイドビーム６９を備えている。
【００５５】
このＸ軸移動体６４はＹ軸移動体６７を搭載した状態でＸ方向に高速で往復移動するので、ガイドビーム６９には、移動の加速度によるＸ方向の荷重が作用する。そこで、このステージ装置６１においては、ガイドビーム６９の構成として、前述の構造部材２００の構成が採用される。これにより、ガイドビーム６９のＸＹ面内での曲げに対する剛性が向上され、上記の加速度に伴うガイドビーム６９の撓みが低減されるので、Ｙ軸移動体６７に搭載されるワークの位置決め精度が向上する。
【００５６】
続いて、上述した構造部材２００を機械構造物の柱として適用する形態の例について説明する。
【００５７】
〔適用例２〕
図７は、構造部材２００が柱として適用される検査装置８１の斜視図である。検査装置８１は、ベース８２と、ベース８２上でＸ方向に往復移動する移動フレーム８３と、を備えている。ベース８２の上面には、移動フレーム８３のＸ方向への移動をガイドする一対のガイドレール８４が設けられている。移動フレーム８３は、ガイドレール８４上を走行する足部８３ａ，８３ａと、足部８３ａから上方に鉛直に延びる柱部８３ｂ，８３ｂと、柱部８３ｂ，８３ｂの上端を繋ぐように架設された梁部８３ｃと、を備えている。そして、梁部８３ｃの下面には、検査用の撮像カメラ８５が設置されている。ベース８２の上面でガイドレール８４に挟まれた位置には、検査対象物（例えば、半導体基板）８６が載置される。撮像カメラ８５は、移動フレーム８３によりＸ方向に移動しながら、下方の検査対象物８６を撮像する。
【００５８】
移動フレーム８３が高速でＸ方向に往復移動すると、柱部８３ｂには、移動の加速度によるＸ方向の荷重が作用し、その結果、ＸＺ平面内での曲げ力が作用する。そこで、この検査装置８１においては、柱部８３ｂの構成として、前述の構造部材２００の構成が採用される。すなわち、例えば、柱部８３ｂ内部に設けられた中空部に補強部材１０３が内蔵され、図５に示したように、中央支点２０９ｐ，２０９ｑ及び端部支点２０７ｐ，２０７ｑによって、補強部材１０３がＸ方向に挟み込まれ支持された構造をなしている。これにより、柱部８３ｂのＸＺ平面内での曲げに対する剛性が向上され、上記の加速度に伴う柱部８３ｂの撓みが低減されるので、撮像カメラ８５の位置精度が向上し、その結果、検査装置８１の検査性能が向上する。
【００５９】
（第３実施形態）
続いて、図８を参照しながら、本発明の第３実施形態に係る構造部材３００について説明する。構造部材３００は、本体部材１０１のＹＺ平面に平行な側面１０１ｊの表面から突出した支持突起３０７，３０７、３０９を備えている。そして、補強部材１０３は、側面１０１ｊ上に設置され、支持突起３０９と支持突起３０７，３０７とで上下方向（Ｚ方向）に挟まれて支持される。また、補強部材１０３はＹ方向には拘束されていないので、補強部材１０３の本体部材１０１に対する相対的なＹ方向への伸縮は許容される。このような支持構造は、前述の構造部材１００（図１）における補強部材１０３の支持構造に等しいので、構造部材３００は、構造部材１００と同様の作用効果を奏し、前述したような構造部材１００に代えて種々の機械構造物に構造部材３００を適用することができる。なお、側面１０１ｊに対向する裏面側にも、同様の構造で補強部材１０３が設置されてもよい。
【００６０】
更に、構造部材３００は、本体部材１０１のＸＺ平面に平行な上面１０１ｋの表面から突出した２組６個の支持突起３０７ｐ，３０７ｐ、３０９ｐ，３０７ｑ，３０７ｑ、３０９ｑを備えている。そして、補強部材１０３は、上面１０１ｋ上に設置され、支持突起３０９ｐ，３０７ｑ，３０７ｑと支持突起３０９ｑ，３０７ｐ，３０７ｐとで水平方向（Ｘ方向）に挟まれて支持される。また、この補強部材１０３はＹ方向には拘束されていないので、補強部材１０３の本体部材１０１に対する相対的なＹ方向への伸縮は許容される。このような支持構造は、前述の構造部材２００（図５）における補強部材１０３の支持構造に等しいので、構造部材３００は、構造部材２００と同様の作用効果を更に奏し、前述したような構造部材２００に代えて種々の機械構造物に構造部材３００を適用することができる。なお、上面１０１ｋに対向する下面側にも、同様の構造で補強部材１０３が設置されてもよい。
【００６１】
なお、側面１０１ｊ又は上面１０１ｋに設置される補強部材１０３は両方とも備える必要はなく、必要に応じて何れか一方を省略してもよい。
【００６２】
以上、本発明の第１〜第３実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。例えば、中央支持部１０９（図１）が補強部材１０３の上側面１０３ａに対してＹ方向に滑るように構成してもよい。この場合、補強部材１０３がＹ方向に大きくずれることを防止するために、間隙ｇの位置に圧縮バネや弾性材等の弾性部材を設置してもよい。これにより、補強部材１０３が、中空部１０５の中央の基準位置から大きくずれることが防止される。また、実施形態では、中央支持部１０９において補強部材１０３と本体部材１０１とを接着する例を示したが、補強部材１０３を支持する支持部のうちの何れか１つの支持部において、補強部材１０３を本体部材１０１に固定してもよい。また、実施形態では、補強部材１０３を支持する支持部（中央支持部、端部支持部）が３箇所の場合及び６箇所の場合を例として説明しているが、支持部は３箇所以上であればよく、適宜支持部を増やしてもよい。
【００６３】
また、本発明の構造部材は、露光装置、検査装置、又はステージ装置以外にも種々の機械（例えば、ロボット、搬送装置、輸送車両、他の産業機械）の構造物に適用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１…マスクフレーム、３…マスクホルダー、１００，２００，３００…構造部材、１０１…本体部材、１０３…補強部材、１０３ａ，１０３ｂ…補強部材の側面、１０５…中空部、１０７…楔状部材、１０７，２０７ｐ，２０７ｑ，３０７，３０７ｐ，３０７ｑ…端部支持部、１０９，２０９ｐ，２０９ｑ，３０９，３０７ｐ，３０７ｑ…中央支持部、１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ…中空部の内壁面、１１３…ロッド、１１５…ツマミ（移動機構）、ｇ…間隙、Ｍ…露光用マスク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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