JP2021077800A

JP2021077800A - 吐出装置、吐出装置の制御方法、およびインプリント装置

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Publication number: JP2021077800A
Application number: JP2019204775A
Authority: JP
Inventors: 細川　尊広; Takahiro Hosokawa; 尊広細川; 永難波; Hisashi Nanba; 正幸田邉; Masayuki Tanabe; 敬恭長谷川; Takayasu Hasegawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-11-12
Filing date: 2019-11-12
Publication date: 2021-05-20
Anticipated expiration: 2039-11-12
Also published as: JP7358206B2

Abstract

【課題】加圧クリーニングの強度を適切に制御すること。【解決手段】吐出装置１０は、インプリント装置１０１に用いられる吐出材１１４を吐出する吐出ヘッド３と、可撓性膜８によって吐出材１１４を収容する第１収容空間２１と作動液１１を収容する第２収容空間２２とに分離された収容容器７と、第２収容空間２２と連通し、第２収容空間２２内の圧力を制御する圧力制御部３０６と、を備え、圧力制御部３０６で第２収容空間２２を加圧して吐出ヘッド３の加圧クリーニングをする。吐出装置１０は、加圧クリーニングの強度を、複数の設定の中から切り替えて設定する制御部１０６を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、吐出装置、吐出装置の制御方法、およびインプリント装置に関する。

インプリント装置では、レジストを基板上に塗布するためのインクジェット方式の吐出装置が用いられている。特許文献１には、液体を吐出するヘッドと、ヘッドが取り付けられる筐体ユニットとを備える液体吐出装置が開示されている。特許文献１に記載の筐体ユニットは、ヘッドと連通する第１の収容空間と、可撓性部材を用いて第１の収容空間と隔てられた第２の収容空間とを含む。第１の収容空間は、吐出する液体を収容する。第２の収容空間には液状充填剤が充填される。第２の収容空間と連通する圧力制御手段によって、ヘッドの圧力が調整される。また、特許文献１には、ヘッド内の圧力を上げて吐出口から液体を排出させる加圧クリーニングを行うことが記載されている。

特開２０１５−９２５４９号公報

しかしながら、特許文献１では、加圧クリーニングの強度をどのように制御するかが開示されていない。

本発明の一態様に係る吐出装置は、液状の吐出材を吐出する吐出ヘッドと、可撓性膜によって吐出材を収容する第１収容空間と作動液を収容する第２収容空間とに分離された収容容器と、前記第２収容空間と連通し、前記第２収容空間の圧力を制御する圧力制御部と、を備え、前記圧力制御部で前記第２収容空間を加圧して前記吐出ヘッドの加圧クリーニングをする吐出装置であって、前記加圧クリーニングの強度を、複数の設定の中から切り替えて設定する設定手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、インプリント装置に用いられる吐出装置において、適切に加圧クリーニングを制御することができる。

インプリント装置の概略図。吐出装置の概要を示す図。インプリント装置の制御系に関するブロックを示す図。加圧クリーニングの制御処理の例を示すフローチャート。加圧クリーニングの制御処理の例を示すフローチャート。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。尚、同一の構成については、同じ符号を付して説明する。また、実施形態に記載されている構成要素の相対配置、形状などは、あくまで例示である。

＜＜第１実施形態＞＞
第１実施形態では、インプリント装置に適用される吐出材を吐出する吐出材吐出装置（以下、単に「吐出装置」ともいう）を説明する。そして、吐出装置において加圧クリーニング処理を行う構成を説明する。以下では、まずインプリント装置の全体構成を説明し、その後に吐出装置の全体構成を説明する。

＜インプリント装置＞
図１は、本実施形態に適用可能なインプリント装置１０１の構成を示す概略図である。インプリント装置１０１は、半導体デバイスなどの各種のデバイスの製造に使用される。インプリント装置１０１は、吐出装置１０を備える。吐出装置１０は、吐出材１１４（レジスト）を基板１１１上に吐出する。吐出材１１４は、紫外線１０８を受光することにより硬化する性質を有する光硬化性の樹脂である。吐出材１１４は、半導体デバイス製造工程などの各種条件により適宜選択される。光硬化性の他にも例えば、熱硬化性のレジストである吐出材を用いてもよく、インプリント装置は、熱でレジストを硬化させてインプリント処理を行う装置でもよい。吐出材１１４のことをインプリント材と呼んでもよい。

インプリント装置１０１は、次の一連の処理を含むインプリント処理を行う。即ち、インプリント装置１０１は、吐出装置１０に吐出材１１４を基板１１１上に吐出させる。そして、基板上に吐出された吐出材１１４に、成型用のパターンを有するモールド１０７を押し付け、その状態において、光（紫外線）の照射によって吐出材１１４を硬化させる。その後、硬化後の吐出材１１４からモールド１０７を引き離すことによって、モールド１０７のパターンを基板１１１上に転写する。

インプリント装置１０１は、光照射部１０２と、モールド保持機構１０３と、基板ステージ１０４と、吐出装置１０と、制御部１０６と、計測部１２２と、筺体１２３と、を有する。

光照射部１０２は、光源１０９と、光源１０９から照射された紫外線１０８を補正するための光学素子１１０とを有する。光源１０９は、例えばｉ線またはｇ線を発生するハロゲンランプである。紫外線１０８は、モールド（型）１０７を介して吐出材１１４に照射される。紫外線１０８の波長は、硬化させる吐出材１１４に応じた波長である。尚、レジストとして熱硬化性レジストを用いるインプリント装置の場合は、光照射部１０２に代えて、熱硬化性レジストを硬化させるための熱源部が設置される。

モールド保持機構１０３は、モールドチャック１１５と、モールド駆動機構１１６とを有する。モールド保持機構１０３によって保持されるモールド１０７は、外周形状が矩形であり、基板１１１に対向する面には転写すべき回路パターンなどの凹凸パターンが３次元で形成されたパターン部１０７ａを有する。本実施形態におけるモールド１０７の材質は、紫外線１０８が透過することができる材質であり、例えば石英が用いられる。

モールドチャック１１５は、真空吸着または静電力によりモールド１０７を保持する。モールド駆動機構１１６は、モールドチャック１１５を保持して移動することによりモールド１０７を移動させる。モールド駆動機構１１６は、モールド１０７を−Ｚ方向に移動させてモールド１０７を吐出材１１４に押し付けることができる。また、モールド駆動機構１１６は、モールド１０７を＋Ｚ方向に移動させてモールド１０７を吐出材１１４から引き離すことができる。モールド駆動機構１１６に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータまたはエアシリンダがある。

モールドチャック１１５およびモールド駆動機構１１６は、中心部に開口領域１１７を有する。また、モールド１０７は、紫外線１０８が照射される面に、凹型の形状をしているキャビティ１０７ｂを有する。モールド駆動機構１１６の開口領域１１７には、光透過部材１１３が設置されており、光透過部材１１３とキャビティ１０７ｂと開口領域１１７とで囲まれる密閉の空間１１２が形成されている。空間１１２内の圧力は圧力補正装置（不図示）によって制御される。圧力補正装置が空間１１２内の圧力を外部よりも高く設定することにより、パターン部１０７ａは基板１１１に向けて凸形に撓む。これにより、パターン部１０７ａの中心部が吐出材１１４に接触するようになる。よって、モールド１０７が吐出材１１４に押し付ける際に、パターン部１０７ａと吐出材１１４との間に気体（空気）が閉じ込められることが抑制され、パターン部１０７ａの凹凸部の隅々まで吐出材１１４を充填させることができる。空間１１２の大きさを決めるキャビティ１０７ｂの深さは、モールド１０７の大きさまたは材質に応じて適宜変更される。

基板ステージ１０４は、基板チャック１１９と、基板ステージ筐体１２０と、ステージ基準マーク１２１とを有する。基板ステージに保持される基板１１１は、単結晶シリコン基板またはＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板であり、基板１１１の被処理面には、吐出材１１４が吐出されパターンが成形される。

基板チャック１１９は、基板１１１を真空吸着により保持する。基板ステージ筐体１２０は、基板チャック１１９を機械的手段により保持しながらＸ方向およびＹ方向に移動することで基板１１１を移動させる。ステージ基準マーク１２１は、基板１１１とモールド１０７とのアライメントにおいて、基板１１１の基準位置を設定するために使用される。

基板ステージ筐体１２０のアクチュエータには、例えばリニアモータが用いられる。他にも、基板ステージ筐体１２０のアクチュエータは、粗動駆動系または微動駆動系などの複数の駆動系を含む構成でもよい。

吐出装置１０は、未硬化の吐出材１１４を液体の状態でノズルから吐出して基板１１１上に塗布する。本実施形態では、ピエゾ素子の圧電効果を利用して吐出材１１４を吐出口から押し出す方式を採用する。後述する制御部１０６が、ピエゾ素子を駆動させる駆動波形を生成してピエゾ素子に印加し、ピエゾ素子が吐出に適した形状に変形するように駆動させる。ノズルは複数設けられており、それぞれが独立に制御出来るようになっている。吐出装置１０のノズルから吐出される吐出材１１４の量は、基板１１１上に形成される吐出材１１４の所望の厚さ、または、形成されるパターンの密度などにより適宜決定される。

計測部１２２は、アライメント計測器１２７と、観察用計測器１２８と、を有する。アライメント計測器１２７は、基板１１１上に形成されたアライメントマークと、モールド１０７に形成されたアライメントマークとのＸ方向およびＹ方向の位置ずれを計測する。観察用計測器１２８は、例えばＣＣＤカメラなどの撮像装置であり、基板１１１に吐出された吐出材１１４のパターンを撮像して、画像情報として制御部１０６に出力する。

制御部１０６は、インプリント装置１０１の各構成要素の動作などを制御する。制御部１０６は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭを有するコンピュータで構成される。制御部１０６は、インプリント装置１０１の各構成要素に回線を介して接続され、ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って各構成要素の制御をする。また、制御部１０６は、表示部を有し、各種の表示を行うことができる。

制御部１０６は、計測部１２２の計測情報を基に、モールド保持機構１０３、基板ステージ１０４、および吐出装置１０の動作を制御する。尚、制御部１０６は、インプリント装置１０１の他の部分と一体で構成してもよいし、インプリント装置とは別の他の装置として実現されてもよい。また、制御部１０６は、１台のコンピュータではなく複数台のコンピュータで構成されていてもよい。

筺体１２３は、基板ステージ１０４を載置するベース定盤１２４と、モールド保持機構１０３を固定するブリッジ定盤１２５と、ベース定盤１２４から延設されブリッジ定盤１２５を支持する支柱１２６と、を備える。

インプリント装置１０１は、モールド１０７を装置外部からモールド保持機構１０３へ搬送するモールド搬送機構（不図示）と、基板１１１を装置外部から基板ステージ１０４へ搬送する基板搬送機構（不図示）と、を備える。

次に、上記の構成を有するインプリント装置１０１によるインプリント処理を説明する。制御部１０６は、基板搬送機構（不図示）により基板ステージ１０４上の基板チャック１１９に基板１１１を載置および固定させ、基板ステージ１０４を吐出装置１０の吐出位置へ移動させる。次に、吐出装置１０は、吐出工程として、制御部１０６によって生成された駆動波形を基に、基板１１１の所定の被処理領域であるパターン形成領域に、吐出材１１４を吐出する。次に、制御部１０６は、基板１１１上のパターン形成領域がモールド１０７のパターン部１０７ａの直下に位置するように、基板ステージ１０４を移動させる。次に、制御部１０６は押型工程として、モールド駆動機構１１６を駆動させ、基板１１１上の吐出材１１４にモールド１０７を押し付ける。この押型工程により、吐出材１１４は、パターン部１０７ａの凹凸部に充填される。この状態で、制御部１０６は、硬化工程として、光照射部１０２にモールド１０７の上面から紫外線１０８を照射させ、モールド１０７を透過した紫外線１０８により吐出材１１４を硬化させる。そして離型工程として、吐出材１１４が硬化した後に、制御部１０６は、モールド駆動機構１１６を再駆動させ、モールド１０７を吐出材１１４から引き離す。

これにより、基板１１１上のパターン形成領域の表面には、パターン部１０７ａの凹凸部に倣った３次元形状の吐出材１１４のパターンが形成される。このような一連のインプリント動作を、基板ステージ１０４の駆動によってパターン形成領域を変更しつつ複数回実施することで、１枚の基板１１１上に複数の吐出材１１４のパターンを形成することができる。

＜吐出装置＞
図２は、吐出装置１０の概要を示す図である。吐出装置１０は、筐体ユニット７４と圧力制御部３０６とを有する。圧力制御部３０６は、サブタンク１２と、メインタンク１９とを有する。筐体ユニット７４は、着脱可能であり、筐体ユニット７４内の吐出材１１４が消費された場合、継手７１で取り外して、吐出材１１４が充填された筐体ユニット７４が、新たに吐出装置１０に取り付けられて設置される。取り外しされた筐体ユニット７４には、吐出材１１４を再充填することが可能であり、吐出材１１４を再充填することで繰り返し使用することが可能である。

筐体ユニット７４は、密閉された収容容器７と、収容容器７の内部に設けられた可撓性膜８と、吐出材１１４を吐出する吐出ヘッド３と、吐出ヘッド３を制御する制御基板７５とを含む。制御基板７５は、インプリント装置１０１の制御部１０６により制御される。制御基板７５は、記憶部７７を有しており、記憶されている情報の１つとして吐出材１１４の残量がある。また、記憶部７７には、その筐体ユニット７４の再充填回数など、後述するように吐出に関連する情報が記憶される。

圧力制御部３０６は、サブタンク１２と、メインタンク１９と、収容容器７内とサブタンク１２とを連通する第１流路１３と、サブタンク１２とメインタンク１９とを連通する第２流路１７と、を有する。第１流路１３には、ポンプ７２が配されている。第２流路１７には、ポンプ１８が配されている。

吐出ヘッド３においては、吐出口３１および吐出機構が、１インチ当たり５００から１０００個の密度で配置されている。吐出機構は、例えばピエゾ素子により構成され、吐出材１１４に圧力または振動などのエネルギを加えることで、吐出ヘッド３に設けられた吐出口３１から吐出材１１４が吐出される。吐出機構は、吐出材を微細液滴、例えば１ｐＬなどの液滴として吐出可能なエネルギを発生することができるものであればよい。吐出ヘッド３は、収容容器７との間に制御弁を持たない。そのため、収容容器７の内圧は、吐出ヘッド３の吐出口３１の外部の大気圧（外気圧）よりも若干負圧であるように制御される。この負圧制御により、吐出口３１内の吐出材は、外気との界面でメニスカスを形成し、意図しないタイミングでの吐出口からの吐出材の漏出（滴下）が防止される。本例では、収容容器７の内圧は、外気圧よりも０．４０±０．０４ｋＰａだけ負圧になるように制御される。収容容器内の圧力を、大気圧に対して負圧に設定することで、メニスカスの凹形状の度合いを深くして、メニスカスの状態が崩れにくくしている。

収容容器７の内部は、可撓性部材で構成されている可撓性膜８によって分離された密閉空間となっており、吐出材１１４と作動液１１とが、分離された２つの液室にそれぞれ充填されている。より詳細には、収容容器７は、可撓性膜８により第１収容空間２１側と第２収容空間２２側とに分かれている。吐出材１１４が充填されている第１収容空間２１は、吐出ヘッド３と連通している。作動液１１が充填されている第２収容空間２２は、吐出ヘッド３と連通していない。可撓性膜８は、収容容器７の第１収容空間２１側の部材と第２収容空間２２側の部材とで挟み込むように締結されており、内部の液体が漏れないようにＯリング９でシールされている。

作動液１１は、気体に比べて、外的な温度および圧力による密度（体積）の変化が無視できるほど小さい、非圧縮性を有する物質である。作動液１１として、例えば、水のような液体またはゲル状物質から選択される物質を用いることができる。

第２収容空間２２は、チューブなどで構成される第１流路１３を介してサブタンク１２と接続されている。第１流路１３に配置されているポンプ７２は、通常はオープンになっており、圧力が伝わるようになっている。

サブタンク１２には、サブタンク大気連通孔１６が設けられて大気開放されており、サブタンク１２内の作動液１１の液面は、大気圧となる。また、吐出ヘッド３よりサブタンク１２内の作動液１１の液面は低い。そのため、鉛直方向におけるサブタンク１２内の作動液１１の液面と吐出ヘッド３との高さの差による負圧が吐出ヘッド３にかかる。例えば、サブタンク１２内の作動液１１の液面を吐出ヘッド３に対して４ｃｍ低くすると、吐出ヘッドには−０．４ＫＰａの圧力がかかる。このように、サブタンク１２内の作動液１１の液面の位置を制御することで筐体ユニット７４内の吐出ヘッド３にかかる圧力を制御可能に構成されている。

また、作動液１１の液面の位置から、可撓性膜８にかかる圧力を特定することができる。制御部１０６は、作動液１１の液面の位置から可撓性膜８にかかる圧力を計算し、制御基板７５の記憶部７７に計算した圧力を書き込む。尚、作動液１１の液面の位置は、サブタンク液面位置検知センサー１４によって求められる。

前述したように、第１収容空間２１と第２収容空間２２とは、可撓性膜８によって分離されている。ここで、第１収容空間２１と第２収容空間２２との間において内圧の差が生じると、可撓性膜８は、内圧の低い側へと移動し、内圧差が無くなった時点で移動を停止する動きを繰り返す。そのため、第１収容空間２１および第２収容空間２２の内圧を相互に等しい状態に保つことができる。作動液１１が収容された空間は、サブタンク１２内と連通状態にあり、サブタンク１２内の液面は、吐出ヘッド３の吐出面よりも低い位置に設定されている。そのため、吐出材１１４は吐出ヘッド３から漏れ出すことが抑制されている。

吐出ヘッド３から吐出材１１４が吐出されると、その吐出された吐出材の分だけ、第１収容空間２１内の吐出材１１４の容積が減って、第１収容空間２１の内圧が下がる。このとき、第２収容空間２２の内圧は、相対的に、第１収容空間２１の内圧よりも高くなる。すると、可撓性膜８は、吐出材１１４が充填されている第１収容空間２１側へ移動する。それと同時に、サブタンク１２から、第１流路１３を介して作動液１１が第２収容空間２２内に吸い上げられる。これにより、収容容器７の第１収容空間２１および第２収容空間２２の内圧は、再び等しくなって平衡状態となる。

尚、吐出装置１０が吐出動作を行うと、当然のことながら吐出材を消費する。筐体ユニット７４内の吐出材１１４が消費されると、消費された体積分だけ、サブタンク１２から作動液１１が汲み上げられて、サブタンク１２内の液面が下降する。サブタンク１２の液面が下降すると、サブタンク１２の液面と吐出ヘッド３との水頭差が大きくなって、収容容器７の内圧が負圧になりすぎて、吐出口３１から外気を吸引することになる。このような事態を防止するため、サブタンク１２内の液面を、サブタンク液面位置検知センサー１４で検知する。そして、液面が目標値よりも低いことが検知されると、ポンプ１８によってメインタンク１９から第２流路１７を介してサブタンク１２に作動液１１を送液する制御が行われる。このような制御により、サブタンク１２の液面位置の制御が行われる。

＜ブロック図＞
図３は、インプリント装置１０１の制御系に関するブロックを示す図である。図３では、本実施形態で説明する加圧クリーニングに関連するブロックの例を示している。インプリント装置１０１は、筐体ユニット７４と制御部１０６とを有する。筐体ユニット７４は、制御基板７５を有する。制御基板７５は、記憶部７７を有する。記憶部７７には、筐体ユニット７４における吐出に関連する情報が記憶されている。図３に示す記憶部７７は、吐出が適切に行われなかった数（以下、不吐数という）、吐出材残液量、可撓性膜にかかる圧力（以下、可撓性膜圧力という）、および筐体ユニットへの再充填回数が記憶されている。

制御部１０６は、記憶部７８と処理部７９とを有する。記憶部７８は、メインタンク１９の作動液残量を記憶する。処理部７９は、記憶部７８または不図示の記憶装置などに記憶されているプログラムに従って、後述する制御フローを実行する。

＜加圧クリーニング＞
次に、加圧クリーニングの概要を説明する。その後に、制御基板７５内の記憶部７７および制御部１０６内の記憶部７８に記憶される情報の取得例を説明し、これらの情報に基づいて加圧クリーニングを制御する例を説明する。まず、図２を用いて加圧クリーニングの概要を説明する。

加圧による吐出ヘッド３のクリーニングは、ポンプ７２が作動液１１を第２収容空間２２側に送り込んで、第２収容空間２２を加圧状態にすることで行われる。第２収容空間２２が加圧状態になると、可撓性膜８を通じて第１収容空間２１側も加圧状態になり、吐出ヘッド３内が加圧される。加圧された吐出ヘッド３内の吐出材１１４は、吐出ヘッド３の吐出口３１から排出されて、吐出ヘッド３の流路内がクリーニングされる。

ここで、筐体ユニット７４における可撓性膜８は、吐出材１１４の充填量に応じて形状が変化する。具体的には、使用前の筐体ユニット７４では、吐出材１１４が充填されている第１収容空間２１の容積は、使用期間を通じて最大の状態となっている。一方、作動液１１が充填されている第２収容空間２２の容積は、使用期間を通じて最小の状態になっている。このように、使用前の筐体ユニット７４内の可撓性膜８は、作動液１１側に凸形状になっている。

そして、第１収容空間２１内の吐出材１１４が消費されることに応じて、吐出材１１４を収容する第１収容空間２１の容積が減少し、作動液１１を収容する第２収容空間２２の容積が増大するように可撓性膜８が変化する。図２は、吐出材１１４が消費され、可撓性膜８が、吐出材１１４側に凸形状に変形移動している例を示している。第１収容空間２１の吐出材１１４の残量が残り僅かになると、凸形状の可撓性膜８に張力が発生する。その状態で、上述したような加圧クリーニングを行うと、作動液１１の第２収容空間２２の容積が増大し、可撓性膜８に無理な力がかかり、可撓性膜８が破れて液漏れし、装置が汚染される虞がある。また、筐体ユニット７４は、吐出材１１４を再充填して繰り返し使用することが可能である。このため、再充填回数（使用回数）の増加に伴い、可撓性膜８にダメージが蓄積され、可撓性膜８が破れる可能性も高まる。本実施形態では、記憶部７７および記憶部７８に記憶されている吐出に関連する情報に基づいて加圧クリーニングの程度（強度）を調整する制御を行う例を説明する。

制御基板７５内の記憶部７７および制御部１０６内の記憶部７８に記憶される情報は、次のように得ることができる。制御部１０６内の記憶部７８に記憶されるメインタンク１９の作動液残量は、メインタンク液面検知センサー７６で計測することで得られたデータが記憶される。

制御基板７５内の記憶部７７に記憶される吐出材残液量は、収容容器７内に存在する吐出材１１４の残液量であり、次のようにして計測される。まず、使用前の筐体ユニット７４においては、制御基板７５の記憶部７７には、吐出材残液量として出荷時の吐出材１１４の初期充填量が記憶されている。そして、吐出材１１４が消費されると、前述したように、制御部１０６は、ポンプ１８を制御し、メインタンク１９からサブタンク１２に作動液１１を汲み上げる。制御部１０６は、このときのポンプ１８が組み上げた作動液１１の量をカウントしている。作動液１１の汲み上げ量と吐出材１１４の消費量とは概略等しい。そこで、制御部１０６は、制御基板７５の吐出材１１４の初期充填量と作動液１１の汲み上げ量とから、吐出材残液量を計算し、制御基板７５の記憶部７７に吐出材１１４の残液量を書き込む。尚、筐体ユニット７４を交換すると、新規に設置された筐体ユニット７４の制御基板７５の記憶部７７の吐出材残液量は、初期充填量の状態となる。また、新しい筐体ユニット７４が装着されると、メインタンク１９内の作動液１１が充填され、初期の作動液１１の充填量に戻され、記憶部７８に記憶されるメインタンク１９の作動液残量もリセットされる。

制御基板７５内の記憶部７７に記憶される不吐数は、不吐を検出する不吐検出手段によって検出された不吐数が記憶される。不吐の検出は、様々な方法で行い得る。例えば、吐出装置１０をメンテナンス用の位置に移動させて、各ノズルから吐出材１１４を吐出させ、吐出方向と交差する方向から光学的に不吐を検出する方法がある。吐出口面を撮像して得られた画像に基づいて不吐を検出してもよい。吐出が行われた基板１１１の面を撮像して得られた画像に基づいて不吐を検出してもよい。ノズル内の圧力を検知して異常を検知した場合に、当該ノズルに不吐があると検出してもよい。制御部１０６は、このように検出された不吐数を、制御基板７５内の記憶部７７に書き込む。

制御基板７５内の記憶部７７に記憶される可撓性膜圧力は、前述したように、サブタンク１２内の作動液１１の液面の位置から決定される、可撓性膜８にかかる圧力が記憶される。即ち、制御部１０６は、サブタンク１２内の作動液１１の液面の位置から可撓性膜８にかかる圧力を計算し、制御基板７５の記憶部７７に計算した圧力を書き込む。

制御基板７５内の記憶部７７に記憶される再充填回数は、再充填が行われるたびに加算して更新される。記憶部７７に記憶される再充填回数は、再充填を行う装置（不図示）によって書き込まれてもよいし、筐体ユニット７４が吐出装置１０に装着されるたびに、制御部１０６が再充填回数を書き込んでもよい。

図４は、本実施形態における加圧クリーニングの制御処理の例を示すフローチャートである。図４に示す処理は、制御部１０６内の処理部７９によって行われる。処理部７９は、加圧クリーニングの強度を設定可能な設定部として機能する。

Ｓ４１において処理部７９は、制御基板７５の記憶部７７を参照して不吐数の増加を検出したかを確認する。例えば、第１収容空間２１の吐出材１１４の残量が残り僅かになると、凸形状の可撓性膜８に張力が発生し、吐出ヘッド３にかかる負圧が大きくなり、吐出ヘッド３での吐出材１１４の吐出性能が変動して、不吐が発生することがある。また、吐出ヘッド３内の気泡の混入、吐出材１１４の増粘、または異物の付着等の様々な要因で不吐が発生することがある。これらの不吐は、上述した不吐検出手段によって検知され、記憶部７７に不吐数が記憶される。Ｓ４１において処理部７９は、不吐数が所定の閾値より増加したことを検出すると、Ｓ４２に進む。そうでない場合、不吐数の増加を検知するまで、待機する。尚、閾値は、任意の値を適宜設定することができる。このように、本実施形態では、不吐を検知した場合に加圧クリーニングが実施されることになる。

Ｓ４２において処理部７９は、制御基板７５内の記憶部７７に記憶されている吐出材残液量、可撓性膜圧力、および筐体ユニット７４の再充填回数の情報を取得する。Ｓ４３において処理部７９は、Ｓ４２において取得した情報に基づいて、所定の条件を満たすかを判定する。例えば、処理部７９は、吐出材残液量、可撓性膜圧力、および再充填回数から求まる値が規定値を満たすかを判定する。規定値は、可撓性膜８が破損する虞があることを示す警告を出力する値に対応する。規定値は、制御基板７５の記憶部７７に記憶されてもよいし、制御部１０６の記憶部７８に記憶されてもよい。規定値を満たさない場合、Ｓ４４に進み、処理部７９は、可撓性膜８が破損する虞があることを示す警告を出力する。例えば、制御部１０６は、不図示の表示装置に警告を表示する。制御部１０６は、音声または警告灯などの、他の方法で警告を出力してもよい。そして、処理が終了する。この警告を受けて、ユーザーは、筐体ユニット７４を継手７１部で取り外して、吐出材１１４が充填された筐体ユニット７４を新たに設置することになる。

ここで、吐出材残液量、可撓性膜圧力、および再充填回数から求まる値は、所定の関数によって求めてもよいし、記憶部７８に各項目と値とを対応付けた所定のテーブルを用意しておき、テーブルを参照して求めてもよい。

可撓性膜圧力が第一値よりも大きい場合には、可撓性膜圧力が第一値より小さい場合に比べて警告が出力されやすい値が求まる。加圧クリーニングによって可撓性膜８にかかる圧力が高くなるからである。

吐出材残液量が第二値よりも少ない場合には、吐出材残液量が第二値より多い場合に比べて警告が出力されやすい値が求まる。吐出材残液量が少ない場合には、第１収容空間２１側に凸形状の可撓性膜８に張力が発生している。その状態で加圧クリーニングを行うと、作動液１１の第２収容空間２２の容積が増大し、可撓性膜８に無理な力がかかり、可撓性膜８が破損する虞があるからである。

再充填回数が第三値よりも多い場合には、再充填回数が第三値よりも少ない場合に比べて警告が出力されやすい値が求まる。可撓性膜８の使用頻度が高いので、破損する虞があるからである。

処理部７９は、これらの求められた値を総合的に評価して、規定値を満たすかを判定する。例えば、所定の関数による演算または対応テーブルの参照によって評価を行うことができる。尚、ここでは、吐出材残液量、可撓性膜圧力、および再充填回数から値を求める例を説明したが、吐出材残液量、可撓性膜圧力、および再充填回数のうちの少なくとも１つに基づいて値を求めてもよい。

吐出材残液量、可撓性膜圧力、および再充填回数から求まる値が規定値を満たす場合、即ち、可撓性膜８の破損の可能性が小さい場合、Ｓ４５に進む。Ｓ４５において処理部７９は、吐出ヘッド３のクリーニングにおける圧力および圧力回復時間を設定する。圧力は、ポンプ７２が作動液１１を第２収容空間２２側に送り込む量を調整することで設定される。圧力回復時間は、ポンプ７２が作動液１１を第２収容空間２２側に送り込む時間を調整することで設定される。Ｓ４５において処理部７９は、Ｓ４２で取得した吐出材残液量、可撓性膜圧力、および再充填回数に応じて、吐出ヘッド３のクリーニングにおける圧力および圧力回復時間等の加圧クリーニング条件を設定する。

例えば可撓性膜圧力が第四値よりも大きい場合には、可撓性膜圧力が第四値より小さい場合に比べて加圧クリーニングの強度を弱める制御が行われる。吐出材残液量が第五値よりも少ない場合には、吐出材残液量が第五値より多い場合に比べて加圧クリーニングの強度を弱める制御が行われる。再充填回数が第六値よりも多い場合には、再充填回数が第六値よりも少ない場合に比べて加圧クリーニングの強度を弱める制御が行われる。尚、第一値と第四値は同じであっても異なっていてもよい。第二値と第五値、および、第三値と第六値も同様である。

加圧クリーニングの強度を弱める制御には、例えば、吐出ヘッド３のクリーニングの圧力値を下げること、加圧の速度を遅くすること、加圧状態の時間を短くすること等が含まれる。これらの制御のうちの複数が組み合わされた制御としてもよい。また、加圧クリーニングの強度は、複数段階で設定することができる。このため、処理部７９は、Ｓ４２で取得した吐出材残液量、可撓性膜圧力、および再充填回数に応じて、複数段階の中から加圧クリーニングの強度を設定することができる。尚、ここでは、吐出材残液量、可撓性膜圧力、および再充填回数から加圧クリーニング条件を設定する例を説明したが、吐出材残液量、可撓性膜圧力、および再充填回数のうちの少なくとも１つに基づいて加圧クリーニング条件を設定してもよい。

Ｓ４６において、処理部７９は、Ｓ４５で設定された加圧クリーニング条件に従って加圧クリーニングを行う。即ち、制御部１０６は、Ｓ４５で設定された加圧クリーニング条件に応じてポンプ７２を駆動制御して吐出ヘッド３内の加圧を行う。

尚、本実施形態では、吐出材１１４の残液量を、吐出材１１４の初期充填量と作動液１１の汲み上げ量とから計算することで測定する例を説明したが、これに限られない。例えば、Ｇａｐセンサーを設置することで可撓性膜８の位置を検知することによって、吐出材１１４の残液量を測定してもよい。また、本実施形態では、サブタンク１２内の作動液１１の液面の位置から可撓性膜圧力を計算する例を説明したが、これに限られない。吐出材１１４で満たされた第１収容空間２１に圧力センサーを配置して、可撓性膜圧力を検知してもよい。その他、任意の方法で測定された吐出材１１４の残液量および可撓性膜圧力を用いることができる。

また、本実施形態では、ノズルの不吐数は、加圧クリーニングを実施する際のトリガー情報として用いられる例を説明したが、加圧クリーニングの強度の設定の際に考慮されてもよい。例えば、ノズルの不吐数が所定値を超える場合、加圧クリーニングの強度を強めるように設定されてもよい。ただし、前述したように、可撓性膜８が破損する虞がある場合には、加圧する圧力を弱くして、回復時間を長めに設定するなどして、加圧クリーニングの強度を調整すればよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、加圧クリーニングの強度を制御する。このため、インプリント装置１０１に用いられる吐出装置１０において、適切に加圧クリーニングを制御することができる。また、本実施形態では、加圧クリーニングによる可撓性膜８への影響を考慮して、加圧クリーニングの強度が設定される。このため、可撓性膜８への負荷が高くなるような場合には、加圧クリーニングの強度を弱める設定にすることで、加圧クリーニングによって可撓性膜８が破損することを抑制することができる。さらには、可撓性膜８が破損する可能性が高い条件においては、加圧クリーニングの命令があった場合であっても加圧クリーニングを実行せずに、警告を出力することで、加圧クリーニングによって可撓性膜８が破損することを抑制することができる。

＜＜第２実施形態＞＞
第１実施形態では、不吐数が増加した場合、即ち、実際に不吐が生じた場合に加圧クリーニングを行う例を説明した。本実施形態では、ノズルの詰まりを予め抑制するために、周期的に加圧クリーニングを実施する例を説明する。周期的とは、固定期間および可変期間の両方を含むものとする。尚、インプリント装置１０１の構成は、第１実施形態と同様とすることができる。あるいは、可撓性膜８を用いずにヘッド内の圧力を制御する吐出装置１０を用いることもできる。可撓性膜８を用いない構成としては、例えば吐出材が充填された収容袋が、作動液で充填された収容容器に配され、密閉された収容容器の外部の圧力制御部によって収容容器内の圧力が制御される吐出装置であってもよい。

図５は、本実施形態の加圧クリーニングの制御処理の例を示すフローチャートの例を示す図である。以下、図５を用いて本実施形態の加圧クリーニング条件の設定例を説明する。Ｓ５２で制御部１０６は、筐体ユニット７４の使用状態を確認する。たとえば使用期間が短いかまたは長いかを確認する。あるいは、使用回数が多いか少ないかを確認してもよい。使用状態が短い場合、Ｓ５２に進み、長い場合、Ｓ５３に進む。

例えば、使い始めのノズルではノズルの詰まりが発生しにくい。このため、使い始めのノズルの場合、Ｓ５２に進み、制御部１０６は、所定期間使用している筐体ユニット７４に比べて加圧クリーニングの強度を弱くする設定をする。例えば、通常の加圧クリーニングよりも弱い圧力で加圧クリーニングを実施する設定をする。一方、筐体ユニット７４の再充填回数（使用回数）の増加に伴い、コンタミ等の蓄積またはピエゾの劣化等によりノズルが詰まりを発生しやすくなる。このため、再充填回数（使用回数）が所定の回数を超える場合などのように使用状態が長い場合、Ｓ５３において制御部１０６は、加圧クリーニングの強度を強くする設定をする。例えば、通常の加圧クリーニングよりも強めの圧力で加圧クリーニングを行う設定をする。または、通常の加圧クリーニングよりも弱い圧力で、かつ、通常の加圧クリーニングよりも長い時間、加圧クリーニングを行う設定をする。段階的に圧力を高めることに応じて、加圧クリーニング実行時間を段階的に短くするように設定してもよい。

Ｓ５４において制御部１０６は、Ｓ５２またはＳ５３の設定に従って加圧クリーニングを実施する。

このような制御によれば、ノズル詰まりを抑制することができる。尚、第１実施形態で説明したように、残液量または可撓性膜圧力に応じて、加圧クリーニングの強度を設定する制御と併用してもよい。

本実施形態によれば、適切に加圧クリーニングを制御することができる。これにより、レジストに代表されるように高価な吐出材の使用量を抑制することもできる。即ち、加圧クリーニングを制御することによって、レジストの使用量を抑制できる。

３吐出ヘッド
１０吐出装置
１０６制御部
１１４吐出材
３０６圧力制御部

Claims

液状の吐出材を吐出する吐出ヘッドと、
可撓性膜によって吐出材を収容する第１収容空間と作動液を収容する第２収容空間とに分離された収容容器と、
前記第２収容空間と連通し、前記第２収容空間の圧力を制御する圧力制御部と、を備え、
前記圧力制御部で前記第２収容空間を加圧して前記吐出ヘッドの加圧クリーニングをする吐出装置であって、
前記加圧クリーニングの強度を、複数の設定の中から切り替えて設定する設定手段を有することを特徴とする吐出装置。
前記圧力制御部は、前記第２収容空間の圧力を調整することで前記第１収容空間の圧力を制御することを特徴とする請求項１に記載の吐出装置。
前記圧力制御部は、
液面が前記吐出ヘッドより低くなるように吐出材を収容するタンクと、
前記タンクと前記収容容器とを接続する流路と、
前記流路に設けられたポンプと、を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の吐出装置。
前記設定手段は、前記可撓性膜にかかっている圧力に応じて、前記加圧クリーニングの強度を切り替えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の吐出装置。
前記設定手段は、前記可撓性膜にかかっている圧力が第一値より大きい場合、前記可撓性膜にかかっている圧力が前記第一値より小さい場合に比べて前記加圧クリーニングの強度を弱めることを特徴とする請求項４に記載の吐出装置。
前記設定手段は、前記吐出ヘッドの各ノズルの不吐数に応じて、前記加圧クリーニングの強度を切り替えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の吐出装置。
前記設定手段は、前記不吐数が所定値より多い場合、前記不吐数が前記所定値より少ない場合に比べて前記加圧クリーニングの強度を強めることを特徴とする請求項６に記載の吐出装置。
前記設定手段は、前記収容容器内の吐出材の残液量に応じて、前記加圧クリーニングの強度を切り替えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の吐出装置。
前記設定手段は、前記残液量が第二値より少ない場合、前記残液量が前記第二値より多い場合に比べて前記加圧クリーニングの強度を弱めることを特徴とする請求項８に記載の吐出装置。
前記設定手段は、前記収容容器内の吐出材の再充填の回数に応じて、前記加圧クリーニングの強度を切り替えることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の吐出装置。
前記設定手段は、前記再充填の回数が第三値よりも多い場合、前記再充填の回数が前記第三値よりも少ない場合に比べて前記加圧クリーニングの強度を弱めることを特徴とする請求項１０に記載の吐出装置。
前記設定手段は、前記加圧クリーニングの強度を弱める場合、前記強度を弱めることに応じて、加圧する時間を長くすることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の吐出装置。
前記可撓性膜にかかっている圧力、収容容器内の吐出材の残液量、および前記収容容器内の吐出材の再充填の回数のうちの少なくとも１つに基づいて、警告を出力する出力手段をさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の吐出装置。
前記出力手段は、前記可撓性膜にかかっている圧力が第一値より大きいこと、前記残液量が第二値よりも少ないこと、および前記再充填の回数が第三値よりも多いこと、のうちの少なくとも１つを満たす場合、前記警告を出力することを特徴とする請求項１３に記載の吐出装置。
前記出力手段は、前記可撓性膜が破損することを示す警告を表示部に出力することを特徴とする請求項１３または１４に記載の吐出装置。
前記加圧クリーニングは、前記吐出ヘッドの各ノズルの不吐数が所定の閾値を超えている場合に行われることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の吐出装置。
前記設定手段は、前記吐出ヘッドの使用状態に応じて、前記加圧クリーニングの強度を段階的に強めることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の吐出装置。
前記設定手段は、前記加圧クリーニングの強度を段階的に強めることに応じて、加圧する時間を段階的に短くすることを特徴とする請求項１７に記載の吐出装置。
請求項１から１８のいずれか一項に記載の吐出装置を備え、
前記吐出装置によって基板に吐出材を吐出することを特徴とするインプリント装置。
液状の吐出材を吐出する吐出ヘッドと、
可撓性膜によって吐出材を収容する第１収容空間と作動液を収容する第２収容空間とに分離された収容容器と、前記第２収容空間と連通し、前記第２収容空間の圧力を制御する圧力制御部と、を備え、前記圧力制御部で前記第２収容空間を加圧して前記吐出ヘッドの加圧クリーニングをする吐出装置の制御方法であって、
前記加圧クリーニングの強度を、複数の設定の中から切り替えて設定する工程と、
前記設定に従って前記加圧クリーニングを実施する工程と、
を有することを特徴とする吐出装置の制御方法。