JP6808376B2 - 吐出装置、インプリント装置、検出方法、判定方法及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、吐出装置、インプリント装置、検出方法、判定方法及び物品の製造方法に関する。

吐出口から液体を吐出して当該吐出口と対向する対象物に液体を付与する吐出手段と、吐出口からの液体の吐出を検出する検出手段とを備えた吐出装置が知られている。特許文献１は、吐出された液体が飛翔している間に光を投光し、当該液体で散乱された光を受光する受光素子の出力変化によって、液体の吐出があったかどうかを検出することが記載されている。

特開２０１０−１８０２２

特許文献１に記載の発明の場合は飛翔している吐出された液体が飛翔している経路上、すなわち吐出口の直下に光を投光する必要がある。そのため、検出のための光を投光する手段や受光素子の配置に制約が生じやすかった。

本願発明者らは、吐出される液体が揮発性の化合物を含む場合に、特許文献１のように吐出された液体が飛翔する吐出口の直下に光を投光しなくても、新規な現象を用いて当該液体の吐出を検出できる手法を見出した。

そこで、本発明は、揮発性の化合物を含む液体の吐出を検出するにあたり、検出に用いる光を投光する手段の配置制約をより生じにくくすることができる吐出装置を提供することを目的とする。

本発明は、吐出口から揮発性の化合物を含む液体を吐出する吐出手段と、前記吐出口から液体が吐出されたときに液体から揮発した揮発成分を、光を用いて検出することにより、液体の吐出を検出する検出手段と、前記吐出手段に吐出を指示する制御信号を出力する指示手段と、前記制御信号及び前記検出手段による検出の結果に基づいて吐出の異常を判定する判定手段と、を有し、前記判定手段は、前記制御信号による吐出の指示がないにもかかわらず前記検出手段で液体の吐出を検出した場合に、異常な吐出があったと判定することを特徴とする。

本発明によれば、揮発性の化合物を含む液体の吐出を検出するにあたり、検出に用いる光を投光する手段の配置制約をより生じにくくすることができる。

インプリント装置の構成を示す図（上面図）である。 インプリント装置の構成を示す図（図１のＡ−Ａ’矢視図）である。 ステージまわりの構成を示す図（図１のＢ−Ｂ’矢視図）である。 検出手段の構成を示す図である。 異常の有無の判定方法のフローチャートである。 判定部による判定基準を示す図である。 第２実施形態にかかるインプリント装置の構成を示す図である。 第３実施形態にかかるインプリント装置の構成を示す図である。 物品の製造方法を示す図である。

［第１実施形態］
（インプリント装置の構成について）
以下、本発明の吐出装置をインプリント装置に適用した実施形態を説明するが、後述するように、本発明はその他の吐出装置にも適用可能である。

第１実施形態に係る、型１を用いて基板２の上にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置１００の構成について、図１〜３を用いて説明する。図１はインプリント装置１００の構成を示す図（上面図）、図２は図１のＡ−Ａ’矢視図、図３は図１のＢ−Ｂ’矢視図のうちステージ４０の周囲の構成を示す図である。以下で説明する各図において、鉛直方向に平行な軸をＺ軸、当該Ｚ軸に垂直な平面内で互いに直交する２軸をＸ軸及びＹ軸としている。

インプリント装置１００は、基板２上に付与されたインプリント材（例えば光硬化性の組成物）と型１とを接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより硬化物のパターンを形成する装置である。パターンを形成するためのパターン形成手段は、後述の型駆動機構３１等の、型１とインプリント材との接触および引き離し動作に関与する構成部材である。

インプリント材は、硬化用のエネルギーが与えられることにより硬化する硬化性組成物（未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある）が用いられる。硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱等が用いられる。電磁波としては、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される、赤外線、可視光線、紫外線等の光である。

硬化性組成物は、光の照射により、或いは、加熱により硬化する組成物である。このうち、光により硬化する光硬化性組成物は、重合性化合物と光重合開始剤とを少なくとも含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を含有してもよい。非重合性化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分等の群から選択される少なくとも一種である。インプリント材の粘度（２５℃における粘度）は、例えば、１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下である。

本実施形態では、インプリント装置１００の内部で揮発しやすくかつ空気とは異なる屈折率を有する揮発性の化合物を含むインプリント材であって、かつ所定の波長の光が照射されることにより硬化するインプリント材を使用する。

インプリント装置１００は、エネルギー付与してインプリント材を硬化させる硬化手段として、インプリント材を硬化可能な光４を基板２に向けて照射する照射部３を有する。

観察部５は基板２の上に付着したインプリント材を観察する観察手段である。観察部５はインプリント材が硬化しない波長の光６を基板２に照射し、基板２からの反射光を受光することで、基板２の上のインプリント材を観察する。観察部５は、インプリント処理において、型１と基板２との間の空間におけるインプリント材の広がり状態を観察する。当該広がり状態から、型１と基板２との間に挟まれた異物を検知してもよい。

型１は、光４、光６及び後述する光８を透過可能な材料であることが好ましい。例えば、石英ガラス、珪酸系ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、アクリルガラス等のガラス類を用いてもよい。或いは、型１は、光４、６、８を透過可能な樹脂材であったり、これらの材料の積層材料であってもよい。

計測部７は、光８を用いて基板に形成されているショット領域の位置を示すマーク（不図示）と型１に形成されているマーク（不図示）を検出し、ショット領域と型１との相対位置のずれを計測する。後述の基準マーク４２を検出することで、ステージ４０に対する基板２の位置の計測もする。

ダイクロイックミラー９は、光４を透過し、光８を基板２に向けて反射する。ダイクロイックミラー１０は、光４を基板２に向けて反射し、光６を透過する。

基板２にインプリント材を供給する供給手段１１は、吐出口１２を有し、吐出口１２からインプリント材を吐出する吐出部（吐出手段）１３と、吐出部１３に接続された配管１４と、タンク１５を有する。タンク１５は、未硬化状態のインプリント材を収容し、かつ、当該インプリント材を配管１４を介して吐出部１３に供給している。本実施形態にかかる吐出装置は、少なくとも、吐出部１３と吐出口１２からのインプリント材の吐出を検出する後述の検出手段６０とを備えている。

吐出部１３の下面１６には、吐出口１２がＹ軸方向に沿って１つ又は複数配置されている。供給手段１１は、タンク１５、配管１４及び吐出部１３の内部をインプリント材が循環するように構成されていてもよい。

吐出部１３は、指示部（指示手段）１７からの吐出の指示に基づいて未硬化状態のインプリント材を吐出する。吐出口１２が複数ある場合、指示部１７は、それぞれの吐出口１２からの吐出の有無を個別に制御するように吐出の指示してもよいし、一括で吐出の有無を制御するような指示をしてもよい。

吐出部１３は例えばピエゾ方式でインプリント材を吐出する構造を有し、指示部１７は電気信号等の制御信号を吐出部１３に入力して吐出を指示する。吐出部１３が正常に動作する場合は、指示部１７から所定のタイミングで入力された吐出の指示に基づいて、吐出部１３は吐出口１２に対応して配置されている圧電素子を駆動する。圧電素子の駆動により、吐出口１２からインプリント材が吐出される。

吐出部１３から吐出されたインプリント材は、液滴状、或いは複数の液滴が繋がってできた島状又は膜状となって基板上に供給される。１つの吐出口１２から、１回の吐出動作で吐出するインプリント材の量は、例えばサブナノリットル〜サブピコリットルオーダーである。

吐出部１３の内部の圧力は、インプリント材の種類、インプリント材の粘度、及び吐出部１３の外部の空間２０の環境温度に応じて設定されている。吐出口１２の付近の吐出部１３の内部では、空間２０に対して負圧になるように設定されていることが好ましい。これにより、吐出部１３の内部のでは、インプリント材と空間２０との界面が上に凸になるような弓なり形状となり、インプリント材が吐出口１２よりも外部に漏れにくくなる。

なお、「吐出」とは、インプリント材が吐出口１２を介して吐出部１３の内部から外部に流出することをいう。すなわち圧電素子の駆動による正常な吐出動作だけでなく、吐出部１３への衝撃や周囲の圧力変化等の要因による流出も含む。例えば、吐出口１２から漏れたインプリント材が下面１６を濡らしたり、漏れたインプリント材が吐出口１２の真下に落下する現象も含む。

吐出部１３は、定期的にインプリント材を捨場４１に吐出して吐出口１２の目詰まりを抑制している。捨場４１は、インプリント材を捨てる動作時以外の期間に蓋をできる構造を有していてもよいし、インプリント材を捨てる動作中に、インプリント材を吸引して外部に排出できる吸引機構を有していてもよい。

型保持部３０は型１を保持し、型駆動機構３１は型保持部３０及び型１を移動させる。型駆動機構３１は、型１とインプリント材とを接触させる動作（押印動作）の際に型１を主にＺ軸方向に沿って移動させる。型駆動機構３１は、型１をＸ軸方向及びＹ軸方向、及び各軸周りの回転方向へ動かすための駆動機構を備えていてもよい。型駆動機構３１に採用可能なアクチュエータとして、例えばボイスコイルモータやエアシリンダ等がある。

ステージ４０は、基板２を支持しながら定盤５０の上方を移動する。ステージ４０は上面側に、捨場４１、基準マーク４２、基板保持部４３を有する。基板保持部４３は、真空ポンプ（不図示）に接続され、基板２との間を減圧することで基板２を基板保持部４３に引き寄せて保持する。基準マーク４２は、ステージ４０の位置情報の基準出しに使用されるマークである。基板保持部４３は、静電気力により基板２を保持してもよいし、機械的手段により基板２を保持してもよい。

駆動機構４４は、制御信号（移動制御信号）に従ってステージ４０を移動させる移動手段である。本実施形態では駆動機構４４のアクチュエータとしてリニアモータを使用しているが、平面パルスモータを使用してもよい。

駆動機構４４は、定盤５０の側面のＸ軸方向に沿って配置されたＸ固定子４５及びＸ固定子４５に沿って可動なＸ可動子４６、ステージ４０をＹ軸方向に貫通するように設けられたＹ固定子４７及びＹ固定子４７に沿って可動なＹ可動子（不図示）を有する。

Ｙ固定子４７はＹ軸方向に並列配置された複数のコイル（不図示）を有する。２本のＸ固定子４５もＹ固定子４７と同様に、Ｘ軸方向に並列配置された複数のコイル（不図示）を有する。ただし、Ｘ軸方向に並列配置された複数のコイルは、各々のコイルの磁力の発生方向がＹ固定子４７のコイルから発生する磁力の方向に対して垂直になるように配置されている。

なお、Ｘ固定子４５及びＹ固定子４７としてコイルを使用し、Ｘ可動子４６及びＹ可動子として磁石を使用する例を説明したが、コイルと磁石とを逆に使用してもよい。

インプリント装置１００は、ステージ４０の位置を計測する位置計測手段を有する。本実施形態では、位置計測手段はエンコーダ５１である。

エンコーダ５１は、上面に回折格子が形成されたＸスケール５２と、Ｘスケール５２に沿ってステージ４０と共に移動するＸヘッド５３とを有する。エンコーダ５１はさらに、Ｙ固定子４７に沿って配置され上面に回折格子が形成されたＹスケール５４とＹスケール５４に沿ってステージ４０と共に移動するＹヘッド（不図示）とを有する。

Ｘヘッド５３は、Ｘスケール５２に光を照射する発光素子（不図示）と、Ｘスケール５２からの回折光を受光する受光素子（不図示）とを有する。Ｙヘッドも同様に、Ｙスケール５４に光を照射する発光素子（不図示）と、Ｙスケール５４からの回折光を受光する受光素子（不図示）とを有する。

後述の制御部７２からの制御信号に基づいて、Ｘ固定子４５及びＹ固定子４７の、所定の位置のコイルに順次電流が流れることでステージ４０は駆動機構４４によって位置決めされる。エンコーダ５１の計測結果と位置指令値に基づいて、ステージ４０のフィードバック及び／又はフィードフォワードによる追従制御が行われる。

駆動機構４４がステージ４０をＸ−Ｙ平面内で移動させる例を示したが、ステージ４０をＺ軸方向に移動させる機構を有していてもよい。ステージ４０がＺ軸方向にも可動な場合、押印動作は、型１と基板２との少なくとも一方をＺ軸方向に移動することで行われてもよい。

空間２０の内部の空調機として、空間２０に気体２１を吹き出す吹き出し部２２と、空間２０の内部の気体を排気する排気部２３とを有する。吹き出し部２２は、気体２１をケミカルフィルタ（不図示）やパーティクルフィルタ（不図示）等に通してから吹き出すことで、空間２０を清浄に保っている。

吹き出し部２２からの吹き出す気体の風速が遅すぎるとパーティクルが空間２０に滞留してしまうし、風速が速すぎると基板２に供給されたインプリント材の揮発性の成分が許容量以上に気化してしまう。これを回避するため、吹き出し部２２からの吹き出す気体の風速は０．５〜４．０ｍ／ｓｅｃ程度とすることが好ましい。吹き出し部２２は、吐出口１２が対面している空間に気流を発生させることによって、インプリント材から揮発した成分（以下、揮発成分という）を検出手段６０に導く気流を生じさせる気流発生手段としての機能も有する。

検出手段６０は、揮発成分を光を用いて検出することにより、インプリント材の吐出を検出する。検出手段６０は、回収口６１から空間２０の気体を回収する回収部６２と、インプリント材の吐出を検出する検出部６３と、検出部６３による検出結果を処理する処理部６７とを有する。回収部６２は検出部６３を介して真空ポンプ（不図示）に接続されており、回収口６１付近の空間を減圧することによって気体を回収する。

図４は検出手段６０の構成を示す図である。検出部６３は、回収部６２により検出空間６８に導かれた気体を吸引して外部に排出する排出部６４と、検出空間６８の内部に検出光を投光する投光部６５と、検出光の一部が散乱された散乱光を受光する受光部６６とを有する。検出光としては、例えば７００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の赤外光を使用することが好ましい。

受光部６６は、検出空間６８の内部の気体が気体２１とは屈折率の異なる成分を含む場合も、パーティクルの有無に関わらず散乱光を受光する。これは、吐出部１３からインプリント材が吐出されると、インプリント材からの気体状態の揮発成分或いは凝縮して液体状態（ミスト状態）となった揮発成分が吹き出し部２２からの吹き出された気体２１の気流にのって運ばれることによる。

インプリント材の揮発成分が気体状態の場合、インプリント材の揮発成分を含む気体が検出空間６８に入ると、検出空間６８に気体２１のみが存在する場合に比べて検出空間６８内の屈折率が変化する。インプリント材の揮発成分が局所的に存在する場合は気体２１とインプリント材の揮発成分との境界で検出光が屈折する。これにより、受光部６６は投光部６５からの検出光の一部の光であってインプリント材の揮発成分との相互作用により方向の変えられた光を散乱光として受光する。

インプリント材の揮発成分が凝縮して液体状態となった場合、当該液体状態のインプリント材の揮発成分が前述のパーティクルと同じようにふるまう。これにより、投光部６５からの検出光の一部が散乱されて、受光部６６は散乱光を受光する。なお、インプリント材の揮発成分が液体状態となった場合は、揮発成分以外の成分を含むこともありうる。

検出空間６８にインプリント材の揮発成分を含む場合は、受光部６６における受光量は検出空間６８に当該揮発成分を含まれない場合に比べて増加する。すなわち、吐出部１３からインプリント材が吐出されたときに、或いは吐出されてから多少の遅れを伴って、受光部６６における受光量が増加する。当該受光量の増加は、インプリント材の揮発成分が排気部２３によって排気されるまで、或いは照射部３によってインプリント材が硬化するまで生じうる。このような現象を利用し、本実施形態に係る検出手段６０は、受光量の変化を検出することで、インプリント材の吐出を間接的に検出する。

処理部６７は、受光部６６の検出した受光量と所定の閾値とを比較し、閾値を超えた場合にインプリント材が吐出されたことを判定部７０に通知する。当該閾値は、吐出部１３からの吐出がない状態での受光部６６における受光量よりも高く、かつ、吐出部１３からの吐出がある状態での受光部６６における受光量よりも低く設定される。

検出部６３は、一般に知られたパーティクルカウンターと同様の構造を有している。したがって、当該パーティクルカウンタを検出部６３として用いることもできる。この場合、出力されたパーティクルの数に基づいてインプリント材の吐出が検出される。

検出部６３としてパーティクルカウンターを使用する場合は、インプリント装置１００の運用に適した、ＩＳＯ清浄度でＣｌａｓｓ１またはＣｌａｓｓ２の環境用のパーティクルカウンターを使用することが好ましい。

図１〜３の説明に戻る。前述のように検出手段６０が空間２０の気体に含まれるインプリント材の揮発成分を検出するため揮発成分を検出手段６０に導くことができるように回収口６１は配置されている。具体的には、回収口６１は、吹き出し部２２から吹き出された気体２１による気流の向き（図１では−Ｙ方向の成分を含む方向）に対して吐出部１３よりも下流側に配置されている。さらに、吐出部１３のＸ位置に近いＸ位置、かつ吐出部１３のＺ位置に近いＺ位置に配置されていることが好ましい。

これらによって、検出手段６０は、インプリント材の揮発成分の混ざった気体を効率よく回収し、空間２０の気体に含まれるインプリント材の揮発成分を感度よく検出することができる。受光部６６の検出感度が許容範囲内の場合は、回収口６１は、吐出部１３よりもＹ軸方向に関して吐出部１３よりも排気部２３に近い位置に配置されていてもよい。

判定部（判定手段）７０は、不図示のＣＰＵやメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）等を含み、当該判定部７０のメモリには図５のフローチャートに示す吐出部１３の異常の有無の判定方法に関するプログラムが記憶されている。当該プログラムを読み出すことで、指示部１７からの吐出の指示と検出手段６０による検出結果とに基づいて吐出部１３の異常あったかどうかを判定する。

吐出部１３の異常とは、吐出の指示を示す制御信号が入力されたにも関わらずインプリント材を吐出しない異常不吐出、或いは制御信号に対応しないがインプリント材が吐出されるようなインプリント材の異常な吐出（以下、異常吐出という）をいう。

判定部７０がインプリント材の異常吐出を判定した場合に、推定部（位置推定手段）７１は、ステージ４０の移動を制御する制御信号と検出手段６０がインプリント材の異常吐出を検出したタイミングとに基づいてインプリント材の付着位置を推定する。

制御部７２は、照射部３、観察部５、計測部７、吐出部１３、型駆動機構３１、吹き出し部２２、排気部２３、駆動機構４４、検出部６３、判定部７０、推定部７１に接続されている。制御部７２は、不図示の、ＣＰＵやメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）等を含む。当該メモリには例えば、後述の図９の一部に示すインプリント処理に関するプログラム等が記憶されている。制御部７２は、当該メモリ記憶されているプログラムに従って、制御部７２に接続されている各構成部材を統括的に制御する。

インプリント装置１００は、制御部７２の指示に基づいて、後で詳述するインプリント処理を実行する。インプリント処理とは、基板２への供給手段１１からのインプリント材の供給、型駆動機構３１による押印動作、照射部３によるインプリント材の硬化、型駆動機構３１による離型動作、を繰り返す処理のことである。なお、制御部７２は、制御部７２が実行すべき機能を備えていれば、別個の制御基板の集合体でもよいし、１つの制御基板でもよい。判定部７０及び推定部７１の機能のうち少なくとも一方が、制御部７２によって実行されてもよい。

（異常の判定方法）
検出手段６０は、基板２が搬入されてから搬出されるまでの間に回収部６２が回収した気体に含まれるインプリント材の揮発成分を検出し続ける。当該検出は断続的に行って構わないが、指示部１７の指示により吐出部１３が基板２にインプリント材を供給していない間も検出することが好ましい。

図５は、吐出部１３によるインプリント材の吐出の異常を判定する判定方法を示すフローチャートである。判定部７０は吐出部１３に対して指示部１７からの吐出の指示、及び、検出手段６０からのインプリント材の吐出の検出の少なくとも一方の通知を取得したかどうかを監視している（Ｓ１００）。少なくとも一方の通知があった場合、判定部７０は、吐出部１３が吐出の異常があったかどうかを判定する（Ｓ１０１）。

Ｓ１０１での判定基準を図６（ａ）〜（ｄ）に示す。図６（ａ）〜（ｄ）のそれぞれの上段は、時間（横軸）に対する揮発成分の検出信号（縦軸）を示しており、下段は時間（横軸）に対する吐出指示の信号の有無（縦軸）を示している。図６（ａ）に示すように吐出部１３に対する吐出の指示が有り、かつ、検出手段６０がインプリント材の吐出を検出した場合は、吐出部１３は正常であると判定する（Ｓ１０１でＹｅｓ）。

判定部７０は、図６（ｂ）に示すように、指示部１７から吐出の指示が有りかつ検出手段６０によりインプリント材の吐出が検出されなかった場合、すなわち異常不吐出が有った場合、吐出部１３の異常があったと判定する（Ｓ１０１でＹｅｓと判定）。さらに、判定部７０は、図６（ｃ）に示すように、指示部１７からの吐出の指示が無くかつ検出手段６０によりインプリント材の吐出が検出された場合、すなわち異常吐出が有った場合も、吐出部１３の異常があったと判定する（Ｓ１０１でＮｏと判定）。

なお、Ｓ１０１において、吐出指示の有無に対してインプリント材の揮発成分の検出に遅れが発生する場合もある。そこで、判定部７０は、吐出の指示と、インプリント材の吐出の検出とのいずれか一方が通知されてから、所定時間内に他方が検出されない場合に、Ｓ１０１の工程でＮｏと判定することが好ましい。所定時間とは、例えば、１つのショット領域の上にインプリント材が供給されてから、当該ショット領域上の当該インプリント材に対するパターン形成が終了するまでの間の時間である。

判定部７０が吐出部１３に異常がなかったと判定した場合は、Ｓ１００の工程に戻る。判定部７０が吐出部１３に異常があったと判定した場合は、ステップＳ１０２に進み、当該異常が異常吐出なのか異常不吐出なのかを判定する。

判定部７０がＳ１０２で異常不吐出と判定した場合、判定部７０はその旨を制御部７２に通知し、制御部７２が吐出部１３の吐出機能の検査を指示する（Ｓ１０６）。検査方法は後述する。以上で、吐出部１３の異常の有無の判定方法の説明を終了する。

推定方法について説明する。まず、検出手段６０がインプリント材の吐出を検出し始めたタイミング（時刻）におけるステージ４０の位置を、ステージ４０の制御信号から求める。推定部７１は、ステージ４０の位置が吐出口１２と対向する位置であったかどうかに基づいて、付着位置がステージ４０の上か否かを判断する。

推定部７１がインプリント材の付着位置がステージ４０の上ではないと判断した場合は、推定部７１は、付着位置を定盤５０と推定する。ステージ４０の上に付着した場合は、さらに、吐出口１２との対向位置が、基準マーク４２、基板２、捨場４１、及びこれら以外のステージ４０の上、のいずれであったかを判断する。推定部７１は通知部としても機能し、推定した付着位置を、制御部７２及び制御部７２に接続されたユーザインターフェースを介してユーザに通知する（Ｓ１０５）。

判定部７０がＳ１０２で異常不吐出と判定した場合、判定部７０はその旨を制御部７２に通知し、制御部７２が吐出部１３の吐出機能の検査を指示する。検査方法は後述する。以上で、吐出部１３の異常の有無の判定方法の説明を終了する。

Ｓ１０５及びＳ１０６のいずれかの工程の後は、インプリント装置１００は制御部７２の指示にもとづいてインプリント処理を中止する（Ｓ１０７）。
（１）異常吐出の場合
Ｓ１０５でユーザが付着位置の通知を受けた後、ユーザは下記のクリーニング行為を行う。ユーザによるクリーニング行為は、制御部７２の指示のもとクリーニング部材（不図示）が代わりに実行してもよい。クリーニングとは、例えば、未硬化状態のインプリント材をふき取り可能な溶剤（エタノール、アセトン等）をしみこませた不織布等で拭き取る行為をいう。インプリント材の付着位置によっては、インプリント装置１００が所定の処理を実行する。

（１−１）付着位置が捨場４１の上の場合、捨場４１の中をクリーニングする。吸引機構が備わっている場合は、クリーニングは必須ではなく、インプリント処理を再開してもよい。

（１−２）付着位置が基準マーク４２の上の場合、基準マーク４２の上をクリーニングする。基準マーク４２の上にインプリント材が付着することによって、計測部７による基準マーク４２の検出が不鮮明になり、計測誤差が生じることを防ぐことができる。

（１−３）付着位置が基板２の上の場合、駆動機構４４が推定部７１によって推定されたインプリント材の付着位置が型１と対向するようにステージ４０を位置決めする。観察部５を用いて基板２の上にインプリント材が付着しているかどうかを確認する。付着が確認されたあと、照射部３が光４を照射してインプリント材を硬化させる。硬化後は揮発成分が発生しないためインプリント材の揮発成分は検出されなくなり、インプリント処理を再開できる。観察部５による観察は必ずしも行わなくてもよい。

付着位置が基板２の上の場合、インプリント材を未硬化状態のまま基板２をインプリント装置１００から搬出してもよい。ただし、この場合は搬出した基板２を、搬出した基板２のあとにインプリント処理が行われる基板２とは仕切られた空間に配置することが好ましい。インプリント材が固化及び乾燥して、まだインプリント処理が行われていない基板２の上に堆積することによる、パターン欠陥を抑制できる。

（１−４）付着位置が定盤５０の上の場合は、ステージ４０を停止させ、定盤５０の上をクリーニングする。

（１−５）推定部７１によって推定された付着位置にインプリント材が付着していなかった場合は、吐出部１３の下面１６にインプリント材による濡れが生じていないかを確認する。当該濡れが生じている場合は、下面１６をクリーニングする。

クリーニングの際に、クリーニング用の溶剤から揮発した成分が検出空間６８に混入すると、検出手段６０がインプリント材の吐出を検出したと誤認識する場合がある。そのため、気体２１の気流でクリーニング用の溶剤からの成分が全て流されて検出手段３がインプリント材の吐出を検出したと認識しなくなったことを確認してから、制御部７２の指示によりインプリント処理を再開することが好ましい。

（２）異常不吐出の場合
吐出の指示の信号の伝送エラー等により異常不吐出状態が確認された場合は、吐出部１３の吐出機能が正常かどうかを検査する。基板２上の任意のショット領域を吐出部１３に対向させて、吐出部１３が基板２の上にインプリント材を供給する。駆動機構４４によりステージ４０を型１と対向する位置に移動させて、供給されたインプリント材を照射部３からの光４によって硬化する。硬化したインプリント材を観察部５で観察し、全ての吐出口１２から正常に吐出が行われたかどうかを確認する。検査の結果、異常がなければ他のショット領域に対してインプリント処理を再開する。

以上説明したように、検出手段６０が空間２０の気体に含まれるインプリント材の揮発成分を光を用いて検出してインプリント材の吐出を検出することができる。検出手段６０は、回収口６１さえインプリント材の揮発成分を含む気体を回収可能な位置に配置されていれば、インプリント装置１００内外のどこに配置されていてもよい。このように検出手段６０は、吐出されたインプリント材が浮遊する軌道上に光を投光しなくても、吐出されたインプリント材を検出することができる。

したがって、特許文献１に比べてインプリント材の吐出を検出するための光を投光する投光部６５等の部材の配置に関する制約を生じにくくすることができる。

さらに、吐出部１３への吐出の指示を示す制御信号と検出手段６０の検出結果とに基づいて、吐出部１３による吐出の異常を判定できる。

インプリント材の不吐出だけでなく、インプリント材の異常吐出も検出することができる。早い時点でインプリント材の付着を検知して除去することができるため、付着したインプリント材が乾燥して空間２０内のパーティクル増加要因になることを防止或いは低減できる。

なお、判定部７０は、異常吐出及び異常不吐出の両方を検出する実施形態を説明したが、いずれか一方のみを検出してもよい。

［第２実施形態］
図７は第２実施形態に係るインプリント装置２００の構成を示す図である。インプリント装置２００は、空間２０の気体に含まれるインプリント材の揮発成分を光を用いて検出することによりインプリント材の吐出を検出する検出手段として、検出手段８０を有する。その他の構成はインプリント装置１００と同様である。図７において、図１と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

検出手段８０は、計測部８１と、計測部８１が距離の計測対象とする目標物（計測対象物）８２と、計測部８１の計測結果を処理してインプリント材の揮発成分を検出する処理部８３とを有する。計測部８１と目標物８２は、インプリント材が吐出されたときにインプリント材の揮発成分が存在する空間を挟んで互いに対向して設けられている。

計測部８１は光を用いて目標物８２までの距離を計測できればよく、例えば、分光干渉計（干渉計）が使用される。計測部８１は、予め設定された気体の屈折率（例えば空気の屈折率）に基づいて、計測部８１と目標物８２との間の距離を出力する。

目標物８２は静止している物体である。したがって計測部８１と処理部８３との実際の距離は変化しない。目標物８２は計測部８１から出射された光を計測部８１に反射するものであればよい。ミラー等の光の反射率が高い物体が好ましい。

また、計測部８１及び目標物８２は、吹き出し部２２からの気流によってインプリント材の揮発成分が計測部８１の光路に進入しやすいように、計測部８１と目標物８２は、吐出部１３のＹ位置よりも−Ｙ方向側に配置されていることが好ましい。さらに、吐出部１３のＸ位置に近いＸ位置、かつ吐出部１３のＺ位置に近いＺ位置に配置されていることが好ましい。なお、図７に示す配置に限らず、計測部８１と目標物８２とがより−Ｙ方向側に配置されていてもよい。

検出手段８０によるインプリント材の吐出の検出について説明する。吐出部１３からインプリント材が吐出されると、空間２０の気体には気体２１とインプリント材の揮発成分とが混在する。当該揮発成分が、計測部８１から出射する光の光路に進入して光路の少なくとも一部において屈折率に変化が生じると、計測部８１と目標物８２の距離は変化しなくても計測部８１が出力する距離は、距離Ｌ’＝Ｌ±ΔＬに変化する。なお、吐出部１３からインプリント材が吐出されていない間に出力される距離を距離Ｌとしている。

処理部６７は距離Ｌ’と距離Ｌとを比較し、ΔＬが閾値以上かどうかを判断する。ΔＬが閾値以上であった場合は、空間２０の気体にインプリント材の揮発成分した、すなわちインプリント材が吐出された判断し、判定部７０にその旨を通知する。

判定部７０は、指示部１７からの吐出部１３への指示の有無と、検出手段８０からの空間２０の気体にインプリント材の揮発成分があった旨の通知の少なくとも一方があったかどうかを判断し、かつ、前述のＳ１００〜Ｓ１０２と同様の内容を判定する。

以上説明したように、検出手段８０が空間２０の気体に含まれるインプリント材の揮発成分を光を用いて検出してインプリント材の吐出を検出することができる。インプリント材の揮発成分が検出できればよいので、検出のための計測部８１の配置に関する制約を生じにくくすることができる。

さらに、吐出部１３への吐出の指示を示す制御信号と検出手段８０の検出結果とに基づいて、吐出部１３による吐出の異常を判定できる。よって、第１実施形態と同様に、空間２０内のパーティクル増加要因の発生を防止或いは低減できる。

［第３実施形態］
図８は、第３実施形態にかかるインプリント装置３００の構成を示す図である。図８において、図１と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

インプリント装置３００は、空間２０の気体に含まれるインプリント材の揮発成分を光を用いて検出することによりインプリント材の吐出を検出する検出手段として、検出手段８４を有する。検出手段８４は、回収口６１ａ〜６１ｃをそれぞれ有する３つの回収部６２と、それぞれの回収部６２と接続された３つの検出部６３とを有する。回収口６１ａ、６１ｂ、６１ｃは、回収口６１ａから順に吐出部１３から遠ざかるようにＸ軸方向に沿って配置されている。

吐出部１３のＸ位置とは異なるＸ位置に配置されていても、回収口６１ｂ、６１ｃはイ
ンプリント材の揮発成分の一部を回収する。これは、当該揮発成分がＸ軸方向にも拡散するとともに、気体２１によって吐出部１３よりも−Ｙ方向側、すなわち吐出部１３に対して下流側に流されるからである。

インプリント装置３００は、インプリント装置１００と同様に吐出部１３の異常の判定や、インプリント材の付着位置の推定を行う。

インプリント材の付着位置が定盤５０の上の場合は、回収口６１ａが最もインプリント材の揮発成分を回収する。そのため、他の検出手段６０に比べて、回収口６１ａに接続された検出部６３おいて、最もインプリント材の揮発成分に起因する受光量が大きく検出される。

インプリント材の付着位置がステージ４０の上の場合は、ステージ４０の位置に最も近い回収口に接続された検出部６３において、インプリント材の揮発成分に起因する受光量が大きく検出される。ステージ４０の移動に伴い、当該インプリント材の揮発成分に起因する受光量の大きさが時々刻々と変化する。

このようにして、第１実施形態と同様の効果だけでなく、インプリント材がステージ４０に付着したという推定部７１による推定が正しいかどうかを確認することができる。

［その他の実施形態］
基板２は、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられ、必要に応じて、その表面に基板とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。基板は、具体的には、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラス等である。他のインプリント装置において基板上へのパターンの形成に用いられるモールドであって、凹凸パターンの形成がなされていないモールド（ブランクモールド）であってもよい。

前述の実施形態で説明した吐出装置は、インプリント装置以外に、揮発性成分を有する接着剤の塗布装置、揮発性成分を有する樹脂のコーターデベロッパ等の装置にも搭載してもよい。

［物品の製造方法］
インプリント装置を用いて形成した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。

硬化物のパターンは、上記物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。

図９は、物品の製造方法を説明する図である。図９では、１回の押印動作でパターンの形成される領域のみを図示し、その他の部分は省略している。図９（ａ）〜（ｄ）が、前述のインプリント処理（インプリント方法）の内容を示している。

図９（ａ）は、吐出部１３が、基材２ａ上に絶縁体等の被加工材２ｂが表面に形成された、基板２の表面にインプリント材２ｃを供給する。ここでは、複数の液滴状のインプリント材２ｃが基板２上に供給された様子を示している。

図９（ｂ）に示すように、駆動機構４４がステージ４０を移動させ、型１の凹凸パターンが形成された側の面と基板２の上のインプリント材２ｃとを対向させる。

図９（ｃ）に示すように、型１を下降させ、型１とインプリント材２ｃとを接触させる。型１に対して所定の圧力を加えてもよい。インプリント材２ｃは型１と被加工材２ｂとの隙間に充填される。この状態で照射部３が光４を型１を透過させて照射すると、インプリント材２ｃは硬化する。

インプリント材２ｃを硬化させた後、型１と基板２とを引き離すと、図９（ｄ）に示すように基板２上にインプリント材２ｃの硬化物のパターンが形成される。当該硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凹部が硬化物の凸部に対応した形状になる。即ち、インプリント材２ｃに型１の凹凸パターンの反転パターンが形成されたことになる。図９（ａ）〜（ｄ）の工程を、基板２上の全てのパターン形成対象の領域に対して硬化物のパターンを形成するまで繰り返す。１回の押印動作で基板２の上の全ての領域に硬化物のパターンを形成してもよい。

次に硬化したパターンを用いて基板２を加工する方法を説明する。図９（ｅ）に示すように、形成された硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材２ｂの表面のうち、硬化物が無い又は薄く堆積されていた部分が除去され、溝２ｄが形成される。

図９（ｆ）に示すように、硬化したインプリント材２ｄのパターンを除去すると、被加工材２ｂの表面に溝２ｄが形成された物品を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１２ 吐出口
１３ 吐出部（吐出手段）
６０、８０、８４ 検出手段
１００、２００、３００ インプリント装置

Claims (18)

1. 吐出口から揮発性の化合物を含む液体を吐出する吐出手段と、
   前記吐出口から液体が吐出されたときに液体から揮発した揮発成分を、光を用いて検出することにより、液体の吐出を検出する検出手段と、
   前記吐出手段に吐出を指示する制御信号を出力する指示手段と、
   前記制御信号及び前記検出手段による検出の結果に基づいて吐出の異常を判定する判定手段と、を有し、
   前記判定手段は、前記制御信号による吐出の指示がないにもかかわらず前記検出手段で液体の吐出を検出した場合に、異常な吐出があったと判定する
   ことを特徴とする吐出装置。
2. 前記検出手段は、前記揮発成分が存在する空間に検出光を投光する投光部と、前記検出光の一部が散乱された散乱光を受光する受光部とを有することを特徴とする請求項１に記載の吐出装置。
3. 前記検出手段は、前記揮発成分が存在する空間を挟んで互いに対向して設けられた計測対象物及び該計測対象物からの距離を計測する計測部を備えた干渉計を有し、
   前記揮発成分によって前記空間の屈折率が変化することによって、前記干渉計の出力が変化することを利用して液体の吐出を検出することを特徴とする請求項１に記載の吐出装置。
4. さらに、前記吐出口が対面している空間に気流を発生させることによって、前記揮発成分を前記検出手段に導く気流発生手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の吐出装置。
5. 前記判定手段は、前記制御信号による吐出の指示があるにもかかわらず前記検出手段が液体の吐出を検出しなかった場合に、吐出が正常に行われなかったと判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の吐出装置。
6. 前記吐出手段が、液体としてインプリント材を吐出する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の吐出装置と、
   前記吐出装置から吐出したインプリント材を付与された基板に、型を用いて前記インプリント材を形成する形成手段と、を有することを特徴とするインプリント装置。
7. 前記吐出手段が、液体としてインプリント材を吐出する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の吐出装置と、
   前記吐出装置から吐出するインプリント材が付与される基板を支持するステージと、
   前記ステージを移動制御信号に従って前記吐出装置に対して移動させる移動手段と、
   前記インプリント材が付与された基板に、型を用いて前記インプリント材を形成する形成手段と、
   前記判定手段が異常な吐出があったと判定した場合に、前記移動制御信号及び異常な吐出を検出したタイミングから前記インプリント材が付着した位置を推定する位置推定手段とを有することを特徴とするインプリント装置。
8. さらに、前記推定手段が推定した前記インプリント材が付着した位置を、ユーザに通知する通知手段を有することを特徴とする請求項７に記載のインプリント装置。
9. 前記形成手段は、エネルギーを付与することによって前記インプリント材を硬化させる硬化手段を有し、
   前記推定手段がインプリント材が基板上に付着したと推定した場合に、前記硬化手段によって前記インプリント材を硬化させることを特徴とする請求項７又は８に記載のインプリント装置。
10. 請求項６乃至９のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いて基板上のインプリント材を形成する工程と、
    前記インプリント材が形成された基板を加工する工程とを有することを特徴とする物品の製造方法。
11. 吐出口から揮発性の化合物を含む液体を吐出する吐出手段と、前記吐出口から液体が吐出したときに液体から揮発した揮発成分を、光を用いて検出することにより、液体の吐出を検出する検出手段と、前記吐出手段に吐出を指示する制御信号を出力する指示手段とを備えた吐出装置における吐出の異常を判定する方法であって、
    前記制御信号による吐出の指示がないにもかかわらず前記検出手段で液体の吐出を検出した場合に、異常な吐出があったと判定することを特徴とする判定方法。
12. 前記検出手段は、前記揮発成分が存在する空間に検出光を投光し、前記検出光の一部が散乱された散乱光を検出することによって液体の吐出の検出を行うることを特徴とする請求項１１に記載の判定方法。
13. 前記検出手段は、前記揮発成分が存在する空間を挟んで互いに対向して設けられた計測対象物及び該計測対象物からの距離を計測する計測部を備えた干渉計を用いて、前記揮発成分によって前記空間の屈折率が変化することによって、前記干渉計の出力が変化することを利用して液体の吐出の検出を行うことを特徴とする請求項１１に記載の判定方法。
14. さらに、前記制御信号による吐出の指示があるにもかかわらず前記検出手段が液体の吐出を検出しなかった場合に、吐出が正常に行われなかったと判定することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の判定方法。
15. 吐出口から揮発性の化合物を含むインプリント材を吐出する吐出手段と、前記吐出口からインプリント材が吐出したときにインプリント材から揮発した揮発成分を、光を用いて検出することにより、インプリント材の吐出を検出する検出手段と、前記吐出手段に吐出を指示する制御信号を出力する指示手段と、前記吐出手段から吐出されるインプリント材が付与される基板を支持するステージと、前記ステージを移動制御信号に従って前記吐出手段に対して移動させる移動手段と、インプリント材が付与された基板に、型を用いてインプリント材を形成する形成手段と、を有するインプリント装置における吐出の異常を判定する方法であって、
    前記制御信号による吐出の指示がないにもかかわらず前記検出手段でインプリント材の吐出を検出した場合に、吐出の異常があったと判定することを特徴とする判定方法。
16. 前記異常な吐出があったと判定された場合に、前記移動制御信号及び異常な吐出を検出したタイミングからインプリント材が付着した位置を推定することを特徴とする請求項１５に記載の判定方法。
17. 前記検出手段は、前記揮発成分が存在する空間に検出光を投光し、前記検出光の一部が散乱された散乱光を検出することによってインプリント材の吐出の検出を行うことを特徴とする請求項１５または１６に記載の判定方法。
18. 前記検出手段は、前記揮発成分が存在する空間を挟んで互いに対向して設けられた計測対象物及び該計測対象物からの距離を計測する計測部を備えた干渉計を用いて、前記揮発成分によって前記空間の屈折率が変化することによって、前記干渉計の出力が変化することを利用してインプリント材の吐出の検出を行うことを特徴とする請求項１５または１６に記載の判定方法。

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