NTN TECHNICAL REVIEW No.76（2008） [ 製品紹介 ] 第10世代液晶基板対応大型ガントリーテーブル Large Gantry Table for the 10th Generation LCD Substrates 鈴木克義* Katsuyoshi SUZUKI 鈴木直志* Naoshi SUZUKI NTNでは，精密位置決め技術を深耕し，これを適用してさまざまな位置決めシステムを実現している．液晶パネル製造装置はその主要な応用分野であり，それぞれの装置に適した大型・長ストロークXYテーブルを提供するとともに，当社の製品である液晶リペア装置にも採用している．ここでは，XYテーブルの大型化に関する課題と，試作した第10世代（G10）液晶ガラス基板（約3ｍ角）に対応可能なガントリー型XYテーブルについて述べる． NTN has deeply cultivated precision positioning technology and applied it to various types of positioning systems. One of their major field of application is LCD manufacturing equipments, and NTN provides large sized and long stroke XY tables suitable for each equipments including NTN LCD repair systems. This paper describes problems arising from glowing size of XY table and outline of the prototype gantry type XY table which meets coming super-sized (G10 : about 3 m square) glass substrates. 1．まえがき 2．液晶ガラス基板サイズの変遷薄型TVを筆頭に，フラットパネルディスプレイの PCからTVへの用途拡大と大画面需要の増加，なら需要は急速な広がりをみせている．この対応のためパびに生産設備，技術の発展により，液晶用のマザーガネルメーカ各社は，大型ガラス基板の採用による生産ラス基板の巨大化が飛躍的に進んでいる．効率の向上，および製品付加価値を向上させる高精細表1にこれまでのガラス基板サイズの変遷を示す．化，高品位化に向けた投資を継続している．その結果，特にこれから動き出す第10世代では，一辺のサイズ製造装置，検査装置の心臓部であるXYテーブルにつが約3,000mmのガラス基板となる．この基板に対いては，長ストローク化と高精度化が求められている．してレーザカットなどの処理をするためのＸＹテーブ NTN ではこれまで，軽量化や大型化，高剛性化などXYテーブルを改良，進化させることで液晶リペア表1 各世代の液晶マザーガラス基板サイズ LCD mother glass size 装置やカラーフィルタ修正装置，プラズマディスプレイ修正装置に展開するとともに，これらの経験を生か第1世代 270×360mm （1987年）した大型テーブルの外販を積極的に行なってきた．今第2世代 360×465mm （1994年）回，世界最大サイズの第10世代液晶ガラス基板に対第3世代 550×650mm （1997年）応するために開発した大型テーブルの開発課題と評価第4世代 680×880mm （2000年）第5世代 1100×1250mm （2002年）第6世代 1500×1800mm （2004年）第7世代 1870×2200mm （2005年）第8世代 2160×2460mm （2006年）第10世代 2850×3050mm （2009年）結果について紹介する． ※パネルメーカにより若干の差異あり **精機商品事業部プロダクトエンジニアリング部 -132- 第10世代液晶基板対応大型ガントリーテーブルルのストロークは当然3,000mmを超え，テーブルする場合，それぞれのつなぎ部に段差や折れ曲がり等本体の大きさは，畳で言えば12畳以上のものとなる．の不具合があると，テーブル動作精度の低下，あるいはリニアガイドの寿命に影響を及ぼす．このため各取付面の加工精度を上げると同時に，調整機構の検討が 3．テーブル大型化に対する制約必要となる．従来まで，ガラス基板サイズの大型化に対応して， XYテーブルのベース形状の工夫や，リニアガイド， 2 分解，再組立，調整作業の容易さ出荷前の分解作業と搬送後の再接合，調整作業を容リニアモータ，ケーブルベアの配置を改良することに易にするためには，単純な部品構成とすることが基本よってコンパクトな構造を実現してきた．これはクリである．搭載される機能ユニットを一体のブロックとーンルーム内での装置のフロア占有面積の低減に結びして取外すことができるような工夫や，部材の軽量化付くとともに製造，運搬上の問題回避にも寄与していと高剛性化を両立させ，油圧ジャッキ等の最小の機材る．ところが第10世代対応テーブルの場合，小さくで作業可能な構造とする必要がある．見積もっても幅3,500mmを超えるサイズが必要と 3 現地での精度測定なる．これにともない，次の2つの課題が生じる．ベース部の接合，再組立完了後には，精度の再現性 1）工作機の加工寸法の制限を確認する必要がある．ただし，電源や圧縮空気などのユーティリティが供給されない場合もあるため，簡幅3,000mm以下のワークを加工できる工作機は易的な精度検証方法を確立しておく必要がある．比較的多数存在するが，それを超えると，対応可能な工作機が限定されるため，顧客からの納期要求に支障をきたす懸念がある． 5．超大型テーブルの仕様 2）輸送寸法の制限次に輸送面では，法令(道路運送車両法等)による車第10世代（G10）ガラス基板対応ガントリーテー幅制限により，幅3,500mmを超えた状態では一般車ブルの仕様を表2に，外観を図1に示す．両による陸上輸送ができない．特別な道路使用許可を Y軸ベースはX軸ガントリービームと平行方向にほ申請して夜間等に運ぶか，海辺の工場であれば，海上ぼ中央部で2分割構造とし，ベースの接合部とリニア輸送という手段も考えられるが，短納期，且つタイムガイドの接合部は同一位置とした．（図2）リーな製作，納入を実現する上で，大きな障害となる． XYテーブルの主要部材であるベースとビームには，入手性およびコストの点から製缶構造を選定した．鋼 4．分割構造の課題表2 第10世代液晶ガラス基板対応テーブルの仕様 Specification of table for G10 LCD glass substrate 前述の問題は，XYテーブルのベースを分割構造にすることで解消できる．それぞれのユニットの寸法がテーブル仕様小さくなり，工作機の選択範囲が広がるため，加工形ストローク状の検討や精度についての技術的検討が容易となる．最大速度さらに，輸送制限の考慮も不必要となる．最大加減速度分解能ただし，分割構造の採用にあたっては，分割輸送前位置決め精度後における精度の再現性に優れた構成の実現と，装置繰返し位置決め精度Ｘ軸Ｙ軸 3,200mm 3,650mm 1,500mm/s 1,500mm/s 0.3G 0.3G 0.1μm/pulse 0.1μm/pulse 30μm 30μm ±0.5μm ±0.5μm 40μm 設置場所での再組立，調整時間の短縮が開発ポイント水平方向真直度 40μm となる．具体的には，以下の課題をクリアしなければ垂直方向真直度 20μm 20μm ならない．リニアモータコアレスコア付き 1 部品取付面，つなぎ面の精度リニアスケール接着固定取外し可能ガントリー構成上軸ビーム下軸ベースなし 2分割ベースに設けられるリニアガイド，リニアスケール，分割リニアモータ等の各取付面は，XYテーブルの特性を材質スチール（製缶構造）決定する重要な要素であり，平面度，真直度等の高い外観寸法 W3,900×D5,200×H2,500 mm 精度が要求される．複数のベースを組合わせて一体化総質量 15,000 kg -133- NTN TECHNICAL REVIEW No.76（2008） X軸ビーム Y軸ベースケーブルベア下部台リニアガイドリニアモータ図1 超大型XYテーブルの外観 Appearance of the super-sized table は0.3G（約0.5secで1,500mm/sまで加速可能なリニアガイド接合部力）を実現した．リニアスケールについては，テーブルの分割，再組立を考慮し，作業性が良好で，かつ取付け精度の復元性に優れた脱着形式のものを選定している．リニアモータと組み合わせる駆動用ドライバは高速応答性に優れたタイプを使用することで，スケール信号の分解能UPに対応可能となり，制御性の向上によリニアスケールり速度変動を抑えることができる．ベース接合部図2 Y軸ベースの分割部周辺 Division part of the Y-axis base 材は石材と比較して，振動減衰性は劣る反面，剛性が高く軽量化を図ることができる上，形状加工の点での自由度が高いというメリットがある．設計にあたっては，分割および接合作業における課題を確認しながら，作業の容易さと精度の再現性を高めることを目指した．駆動系は大型テーブルの長ストローク化，高速化に図3 コア付きタイプリニアモータ Linear Servomotor with iron core 対応するため，一般的な高性能リニアモータを採用した．Y軸には重量のガントリービームを十分な加速度で駆動するため，高推力のコア付きタイプ（図3）を選択し，X軸にはスペースと等速性を重視したコアレスタイプ（図4）をそれぞれ選択した．ガラス基板の大型化は，生産性向上を目的としており，ガラス基板サイズに対して比例的に処理時間が増したのでは意味がない．このためテーブルの高速化は必須であり，前述のリニアモータの推力UPや軽量化図4 コアレスタイプリニアモータ Coreless Linear Servomotor によって速度を1,500mm/sにまで高め，加減速度 -134- 第10世代液晶基板対応大型ガントリーテーブル設置場所の床面構造や環境の違いにより振動等の影 6．評価試験響が出ることを懸念していたが，今回の評価では静止分割前の仮組立段階，および分割状態での約10km 精度，位置決め精度や真直度など各精度への影響はなのトラック移送後に再接合調整をした際の位置決め精かった．しかしながら，テーブル性能を充分に引き出度，繰返し位置決め精度，水平方向真直度，垂直方向すためには，床振動の伝搬を抑えたり，重量物の移動真直度について比較評価を実施し，再組立による精度にともなう残留振動を早期に減衰させるための制振機の再現性を確認した．構が重要となる．防振ゴム，減衰ダンパー，パッシブ表3に示すように，Y軸ベース分割，再接合の前後型除振台，アクティブ型除振台など多様なユニットやにおける精度の再現性が確認でき，仕様を満足する結組合せがある中で，テーブル質量が増加するにしたが果を得た．作業時間についても，想定時間内に完了すい，負荷容量が大きく，強固で高性能な除振パーツをることができた．選択する必要がある．コストバランスを考えながら，図5は，Y軸ベース分解前の位置決め精度値を基準用途や装置性能に適したタイプを如何に選定，提案すとした時の接合後の実測値との差分を示す．また，図ることができるか，テーブルメーカとしての今後の課 6は同様に水平方向真直度の差分を示す．題でもある．表3 評価試験結果（Y軸） Result of evaluation test（Y-axis）評価項目 7．おわりに接合後の変化量位置決め精度 5.0μm以下繰返し位置決め精度 0.1μm以下水平方向真直度 7.0μm以下垂直方向真直度 0.1μm以下大型テーブルの性能が，ほぼそのまま装置性能となるといっても過言ではない．液晶ガラス基板の大型化と高精細化に伴い，その製造装置に用いられるXYテーブルに対する要求事項は，形状，機能，制御性，性能など非常に多様化している．これまでに培った技術を基に，精度向上と高速化，（μm）10 高性能化という開発課題を，より高いレベルで追求し， 5 フラットパネルの生産性と品質向上を支えるテーブルメーカとして，今後も積極的に対応を進めていく． 0 -5 -10 参考文献測定範囲（全ストローク） Electronic Journal 別冊 2007 LCD工場･装置･設備電子ジャーナル 2007 LCD製造装置データブック図5 分割搬送前後の位置決め精度の差（Y軸） Difference of positioning accuracy (Y-axis) before and after disassembly and transportation （μm）10 執筆者近影 5 0 -5 -10 測定範囲（全ストローク）図6 分割搬送前後の水平方向真直度の差（Y軸） Difference of horizontal straightness (Y-axis) before and after disassembly and transportation -135- 鈴木克義鈴木直志精機商品事業部プロダクトエンジニアリング部精機商品事業部プロダクトエンジニアリング部