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公開番号2025123657
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-25
出願番号2024019243
出願日2024-02-13
発明の名称構造体、及び加工装置
出願人ウシオ電機株式会社,株式会社アドテックエンジニアリング
代理人弁理士法人南青山国際特許事務所
主分類B32B 5/28 20060101AFI20250818BHJP(積層体)
要約【課題】炭素繊維及び樹脂を含む板状の部材を有する構造体であって、吸湿による当該部材の変形により構造体自身が変形してしまうことを抑制することが可能な構造体、及び当該構造体が用いられた加工装置を提供すること。
【解決手段】本発明の一形態に係る構造体は、第1の部材と、第2の部材と、中間部材とを具備する。前記第1の部材は、炭素繊維及び樹脂を含む板状の部材であり、互いに対向する第1の主面及び第2の主面を有する。前記第2の部材は、前記第1の部材に対向して配置される。前記中間部材は、前記第1の部材と前記第2の部材との間に配置され、前記第1の部材の前記第2の主面と前記第2の部材との各々に接続される。前記第2の主面と前記中間部材との接続は、吸湿による前記第1の部材の側面部分の変形に対応する構成により実現されている。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
炭素繊維及び樹脂を含む板状の部材であり、互いに対向する第１の主面及び第２の主面を有する第１の部材と、
前記第１の部材に対向して配置される第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に配置され、前記第１の部材の前記第２の主面と前記第２の部材との各々に接続される中間部材と
を具備し、
前記第２の主面と前記中間部材との接続は、吸湿による前記第１の部材の側面部分の変形に対応する構成により実現されている
構造体。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の構造体であって、
前記側面部分の変形は、前記第１の主面から前記第２の主面までの厚みが側面で最も大きくなり、前記側面から前記第１の部材の内部側に向かって前記厚みが小さくなる変形である
構造体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の構造体であって、
前記側面部分の変形に対応する構成は、前記第２の主面の周縁から所定の距離離れた内側領域に、前記中間部材を接続させる構成を含む
構造体。
【請求項４】
請求項３に記載の構造体であって、
前記内側領域は、前記第２の主面の前記周縁から５ｍｍ離れた領域である
構造体。
【請求項５】
請求項３に記載の構造体であって、
前記中間部材は、前記第２の主面の前記周縁に沿って配置されるリブ部材を含み、
前記リブ部材は、前記第２の主面の前記周縁からの距離が５ｍｍより大きく２５ｍｍよりも小さい領域に配置される
構造体。
【請求項６】
請求項１に記載の構造体であって、
前記中間部材は、前記第２の主面の周縁に沿って配置される第１のリブ部材及び第２のリブ部材を含み、
前記側面部分の変形に対応する構成は、前記第１のリブ部材が前記第２の主面の前記周縁に配置され、前記第２のリブ部材が前記第１のリブ部材よりも内側に配置される
構造体。
【請求項７】
請求項６に記載の構造体であって、
前記第２のリブ部材は、前記第２の主面の前記周縁からの距離が５ｍｍより大きく２５ｍｍよりも小さい領域に配置される
構造体。
【請求項８】
請求項１に記載の構造体であって、
前記中間部材は、前記第２の主面の周縁に沿って配置されるリブ部材を含み、
前記側面部分の変形に対応する構成は、前記第１の部材及び前記第２の部材が対向する方向に直交する方向における前記リブ部材の断面積の大きさが、前記側面の変形に応じて前記リブ部材が変形することが可能な大きさである構成を含む
構造体。
【請求項９】
請求項８に記載の構造体であって、
前記リブ部材は、互いに対向する２つの主面を有する板状の部材により構成され、
前記側面部分の変形に対応する構成は、前記リブ部材の前記２つの主面間の厚みが、前記第１の部材の前記第１の主面から前記第２の主面までの厚みよりも小さくなる構成を含む
構造体。
【請求項１０】
請求項１に記載の構造体であって、
前記中間部材は、前記第２の主面の周縁に沿って配置されるリブ部材を含み、
前記側面部分の変形に対応する構成は、前記リブ部材の前記第２の主面に接続される接続部分の前記第１の部材及び前記第２の部材が対向する方向に直交する方向における断面積の大きさが、前記側面部分の変形に応じて前記接続部分が変形することが可能な大きさである構成を含む
構造体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維及び樹脂を含む部材を有する構造体、及び当該構造体が用いられた加工装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、露光装置やレーザ加工装置等の様々な加工装置が用いられている。これらの加工装置では、装置を構成する構成部材がフレームにより支持される設計が採用される場合が多い。例えば、露光装置の場合、光出射部、マスクステージ、投影光学系、ワークステージ等の構成部材がフレームにより支持される。レーザ加工装置の場合、レーザ出射部、ワークステージ等の構成部材がフレームにより支持される。ワークとしては、例えば基板等が挙げられる。
【０００３】
このような加工装置において、周辺温度の変化や装置自体の発熱により、フレームが熱膨張により伸縮してしまうと、フレームに支持されている構成部材の位置が変化し、加工精度が低下するおそれがある。そのため、加工装置のフレームの材料としては、熱膨張率ができるだけ低い材料を用いることが望ましい。
【０００４】
また、加工装置のフレームには、高い剛性（弾性率）も必要である。例えば、フレームによりワークステージが支持される場合を考える。ワークステージは、例えば、基板の領域を分割して露光するステップ・アンド・リピートや、基板内に多数のスルーホールを形成する穴あけ加工において、頻繁に逐次移動を繰り返す。そのため、実際に露光処理をする時間よりもステージ移動をしている時間の方が長い場合も多い。
【０００５】
そのため、剛性が低いフレームでワークステージを支持すると、ワークステージの逐次移動によってフレームが大きく振動し、フレームの振動が停止するまでの時間、すなわち、次の露光や加工を行うまでの時間が長くなる。その結果、ワークの処理時間が長くなり、装置の生産性が低下してしまう。さらに、フレームの剛性が低いと、外部からの振動に対しても弱く、揺れが生じやすい。そのため、加工精度が悪くなる原因にもなり得る。
【０００６】
また、フレーム部材の条件として、大型の装置であっても比較的軽量になるように、密度が小さいことも重要である。ステージの移動時間を短くして高速化するためには大きな加速度でステージを加速、減速する必要があるが、ステージ重量が重いと限界がある。そのために移動する部分はできるだけ軽量であるのが望ましい。また大きな駆動モータを使用する方法もあるが重量が重くなり、装置を設置する工場の床を補強しなければならなくなるなど、装置にかかるコストが大きくなる。
【０００７】
このように、加工装置のフレームは、剛性（弾性率）が高く、かつ熱膨張率（熱膨張係数）及び密度が小さいといった特性を有することが望まれる。なお剛性が高く、かつ密度が小さいという条件は、比剛性（剛性／比重）が高いという条件ともいえる。
【０００８】
これらの条件を満たす特性は、フレームのみならず、加工装置を構成する構成部材に対しても有効となる場合も多い。例えば、基板等が載置されるワークステージは、高精度な位置決めを行うために高い平面度が要求される。また、高精度の位置決めを短時間で行うために剛性が高く、かつ軽量であること、すなわち、比剛性が高いことが必要とされる。さらに、温度変化により寸法変形を起こさないことが必要であり、熱膨張率の小さいことが要求される。もちろん、ワークステージ以外の構成部材に対しても、これらの条件を満たす特性が有効となることも多い。
【０００９】
高い剛性を有し、熱膨張率が小さく、密度も小さい。これらの条件を満たす材料としては、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastic）が挙げられる。
【００１０】
ＣＦＲＰは、炭素繊維で樹脂を強化した複合材料である。同じ複合材料からなる鉄筋コンクリートで例えると、樹脂がコンクリート、炭素繊維が鉄筋に相当する。ＣＦＲＰは、例えば炭素繊維に樹脂を含浸させ、プリプレグと呼ばれる板状（シート状）の部材にして、このプリプレグを、繊維の方向を考慮しつつ、型の中に複数枚積み重ね、オートクレーブで加熱圧着し硬化させることにより成形する。もちろんこのような成形方法に限定されるわけではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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