JP6997546B2 - 液体吐出装置、インプリント装置、プリンタ、および物品製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置、インプリント装置、プリンタ、および物品製造方法に関する。

半導体デバイス等の物品を製造するためのリソグラフィー装置の１つとしてインプリント装置が注目されている。インプリント装置は、基板の上にインプリント材を供給し、該インプリント材に型を接触させ、硬化用のエネルギーを与えることにより該インプリント材を硬化させ、これにより型の凹凸パターンが転写された硬化物のパターンを形成する装置である。基板の上にインプリント材を供給するための技術には、インクジェットプリンタの技術、即ち、吐出口からインクを吐出する技術が応用されている。インプリント装置では、インクに代えて、液体状態のインプリント材が吐出口から吐出され、基板の上に供給される。吐出口からインクまたはインプリント材のような液体を吐出させる技術においては、液体に加わる圧力を一定に維持することが重要である。特許文献１には、容器内の気体の圧力を調整するために弾性変形部材を用いた圧力調整室が開示されている。特許文献２には、インク流路にバッファタンクを配置したインクジェット記録装置が開示されている。

特開２００７－２４５５６８号公報 特開２００６－１５０７４５号公報

液体が充填された液室および該液室に連通した吐出口を有する吐出部と、該吐出部に接続された流路を介して該液室の圧力を制御する圧力制御部とを有する構成において、メンテナンスのために吐出部を圧力制御部に対して相対的に移動させる必要が生じうる。このような場合において、流路内の液体の慣性力や流路を構成するチューブの変形および振動などによって液室の圧力が不安定になりうる。この場合、圧力が安定するまで長時間にわたって吐出部からの液体の吐出動作を開始することができない。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、例えば、圧力制御部に対して吐出部を相対的に移動させた場合において液室の圧力を安定させるのに有利な液体吐出装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、液体吐出装置に係り、前記液体吐出装置は、液体が充填された液室および前記液室に連通した吐出口を有し、前記液室の中の液体を前記吐出口から吐出する吐出部と、前記吐出部に接続された流路と、前記流路を介して前記液室の圧力を制御する圧力制御部と、前記圧力制御部に対して前記吐出部を相対的に第１方向に沿って移動させる移動機構と、を備え、前記流路は、前記吐出部と前記圧力制御部とを接続する第１流路と、前記吐出部と前記圧力制御部とを接続する第２流路とを有し、前記第１流路と前記第２流路とは、前記第１方向における成分に関して互いに反対方向となる、前記圧力制御部に向かう第２方向を有する第１部分と前記圧力制御部に向かう第３方向を有する第２部分とをそれぞれ有する。

本発明によれば、例えば、圧力制御部に対して吐出部を相対的に移動させた場合において液室の圧力を安定させるのに有利な液体吐出装置が提供される。

本発明の１つの実施形態のインプリント装置の構成を示す図。 液体吐出装置の第１の構成例を示す図。 液体吐出装置の第２の構成例を示す図。 液体吐出装置の第３の構成例を示す図。 本発明の１つの実施形態のインプリント装置における吐出部の移動を例示する図。 本発明の１つの実施形態の液体吐出装置における吐出部の移動およびそれに伴う第１、第２流路の変形を例示す図。 本発明の１つの実施形態の液体吐出装置における第１、第２流路の構成例を示す図。 比較例を示す図。 物品の製造方法を例示する図。

以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。なお、以下では、液体吐出装置をインプリント装置に適用した例を説明した後に、液体吐出装置をプリンタに適用した例を説明する。

図１には、本発明の１つの実施形態のインプリント装置１００の構成が示されている。インプリント装置１００は、液体状態のインプリント材８を基板４の上に供給する供給部として、液体吐出装置６０を備えている。インプリント装置１００は、液体吐出装置６０の吐出部１０によって基板４の上にインプリント材８を供給し、インプリント材８に型１を接触させ、硬化部７からインプリント材８に硬化用のエネルギーを与えることによりインプリント材８を硬化させる。これにより、型１の凹凸パターンが転写された硬化物のパターンが形成される。

インプリント材としては、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）が用いられうる。硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱等が用いられうる。電磁波は、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される光、例えば、赤外線、可視光線、紫外線などでありうる。硬化性組成物は、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物でありうる。これらのうち、光により硬化する光硬化性組成物は、少なくとも重合性化合物と光重合開始剤とを含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を更に含有してもよい。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、ポリマー成分などの群から選択される少なくとも一種である。インプリント材は、吐出部１０により、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配置されうる。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以下でありうる。基板の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられうる。必要に応じて、基板の表面に、基板とは別の材料からなる部材が設けられてもよい。基板は、例えば、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスである。

以下では、硬化用のエネルギーとしてＵＶ光（紫外光）を使用し、ＵＶ光の照射によってインプリント材を硬化させるように構成されたインプリント装置について例示的に説明するが、前述のように、硬化用のエネルギーとして他のエネルギーが使用されてもよい。

本明細書および添付図面では、基板４の表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転、Ｚ軸周りの回転をそれぞれθＸ、θＹ、θＺとする。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向に関する制御または駆動を意味する。また、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な軸の周りの回転、Ｙ軸に平行な軸の周りの回転、Ｚ軸に平行な軸の周りの回転に関する制御または駆動を意味する。また、位置は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の座標に基づいて特定されうる情報であり、姿勢は、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の値で特定されうる情報である。位置決めは、位置および／または姿勢を制御することを意味する。

インプリント装置１００は、基板４を保持し駆動する基板駆動機構６、基板駆動機構６を支持するベースフレーム５、型１を保持し型１を駆動する型駆動機構２、型駆動機構２を支持する構造体３、硬化部７および液体吐出装置６０を備えうる。基板駆動機構６および型駆動機構２は、基板４と型１との相対位置が調整されるように基板４および型１の少なくとも一方を駆動する位置決め機構を構成する。基板駆動機構６は、基板４を複数の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸の３軸）について駆動するように構成されうる。型駆動機構２は、型１を複数の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸）について駆動するように構成されうる。

ここで、インプリント装置１００において実行されるインプリント動作を例示的に説明する。まず、基板駆動機構６によって基板４が保持される。次いで、基板４のインプリント対象のショット領域が液体吐出装置６０の吐出部１０の下に配置されるように、基板駆動機構６によって基板４が駆動される。そして、基板駆動機構６によって基板４が走査されながら吐出部１０の吐出口１１からインプリント材８が吐出される。これによってショット領域にインプリント材８が配置される。次いで、基板４のインプリント対象のショット領域が型１の下に配置されるように基板駆動機構６によって基板４が駆動される。次いで、型駆動機構２より型１が降下され、基板駆動機構６および型駆動機構２によって基板４のインプリント対象のショット領域と型１とが位置合わせされる。この際に、不図示のアライメントスコープにより、基板４のアライメントマークと型１のアライメントマークとの相対位置が計測され、この計測結果に基づいて基板駆動機構６および型駆動機構２が制御されうる。

次いで、型駆動機構２より型１が更に降下され、基板４のショット領域の上のインプリント材８に型１が押し付けられる。これにより、型１の凹凸パターンの凹部にインプリント材８が充填される。次いで、硬化部７が紫外光９をインプリント材８に照射される。これにより、インプリント材８が硬化され、硬化物のパターンが形成される。次いで、型駆動機構２より型１が更に上昇され、基板４の上の硬化物のパターンから型１が引き離される。以上の工程は、基板４の複数のショット領域に対して順次に実施される。

以下、液体吐出装置６０の基本的な構成例として、第１～第３の構成例を説明し、その後、第１～第３の構成例に共通する構成として、吐出部１０の液室の圧力を安定させるための構成を説明する。なお、以下では、液体吐出装置６０の吐出部１０から吐出される液体をインプリント材として説明するが、液体吐出装置６０の適用分野に応じて、液体として種々の他の材料（例えば、有機材料、無機材料、これらの複合材料など）が使用されうる。例えば、液体吐出装置６０がプリンタに適用される場合には、該液体としてインクが使用されうる。

図２には、液体吐出装置６０の第１の構成例が示されている。第１の構成例では、液体吐出装置６０は、吐出部１０、第１流路４０、第２流路４１、サブタンク４５、メインタンク５０、メインタンク流路４８、送液ポンプ４９を含む。吐出部１０は、インプリント材８（液体）が充填された液室ＬＣおよび液室ＬＣに連通した吐出口１１を有し、液室ＬＣの中のインプリント材８を吐出口１１から吐出する。液室ＬＣは、液体タンク１２の内部空間である。吐出部１０には、吐出口１１の他、吐出口１１からインプリント材８を吐出させるための不図示の駆動部（例えば、圧電素子又はヒーター素子）が設けられている。吐出口１１は、大気（外部空間）に対して連通している。また、吐出口１１は、下方を向いて配置されうる。吐出口１１からインプリント材８が垂れ落ちることを防止するために、液室ＬＣは、負圧（大気圧より低い状態）に維持されうる。しかし、負圧が強すぎると、吐出口１１に空気が侵入し、吐出口１１からインプリント材８を吐出することができなくなりうる。そこで、液室ＬＣを適切な負圧状態とするために、サブタンク４５を利用して圧力制御部１３が構成されうる。

サブタンク４５は、サブタンク４５内の空寸部（サブタンク４５内のインプリント材８の液面より上の空間）を大気（外部空間）に連通させる大気開放口４４を有する。第１流路４０および第２流路４１は、サブタンク４５と吐出部１０（液室ＬＣ）とを接続する流路を構成する。第１流路４０および第２流路４１の一端は、サブタンク４５の内部空間に位置する。より具体的には、第１流路４０および第２流路４１の一端は、サブタンク４５の中のインプリント材８の液面より下方に位置する。第１流路４０および第２流路４１の他端は、それぞれ、液室ＬＣを構成する液体タンク１２の第１接続部３０および第２接続部３１に接続されている。つまり、サブタンク４５の内部空間と液室ＬＣとが第１流路４０および第２流路４１を介して連通している。吐出口１１におけるインプリント材８の圧力は、吐出口１１の中にインプリント材８によって形成されるメニスカス（気液界面）と、サブタンク４５内のインプリント材８の液面との高低差Ｈ（水頭差）によって決定される。サブタンク４５内のインプリント材８の液面の高さは、吐出口１１に形成されるメニスカスよりも低い位置になるように設定される。

吐出口１１の内側には、吐出口１１からインプリント材８を吐出させる駆動部（例えば、圧電素子又はヒータ素子）が配置され、該駆動部を動作させることによって吐出口１１からインプリント材８が吐出される。吐出口１１からインプリント材８が吐出された後、吐出口１１の中には毛管力によってインプリント材８が充填される。吐出口１１からのインプリント材８の吐出が断続的に行われる期間では、吐出口１１からの液体の吐出と、吐出口１１の内部へのインプリント材８の充填とが繰り返される。吐出口１１からのインプリント材８の吐出によるインプリント材８の減少分は、第１流路４０および第２流路４１を介してサブタンク４５から液室ＬＣに補充される。

吐出口１１からのインプリント材８の吐出によって、サブタンク４５の中のインプリント材８の液面が低下する。サブタンク４５には、インプリント材８の液面が下限を下回ったことを検知するセンサ４７が設けられている。インプリント材８の液面が下限を下回ったことがセンサ４７によって検知されると、送液ポンプ４９によってメインタンク５０からサブタンク４５へインプリント材８が供給される。メインタンク５０には、大気（外部空間）に連通する大気開放口５１が設けられている。また、サブタンク４５には、インプリント材８の液面が上限を上回ったことを検知するセンサ４６が設けられている。インプリント材８の液面が上限を上回ったことがセンサ４６によって検知されると、送液ポンプ４９が停止される。このようにして、サブタンク４５内のインプリント材８が上記の下限および上限によって規定される範囲内に制御される。これにより、吐出口１１のメニスカスにおける圧力が一定の範囲内になるように制御される。

なお、圧力制御部１３による圧力制御方法は、水頭差を利用するものに限定されず、例えば、サブタンク４５を密閉系とし、サブタンク４５内の気体の圧力を制御して吐出口１１のメニスカスにおける圧力を制御する構成が採用されてもよい。

図３には、液体吐出装置６０の第２の構成例が示されている。第２の構成例では、第１流路４０、第２流路４１、液室ＬＣ（液体タンク１２）およびサブタンク４５によって循環路を形成し、この循環路を通してインプリント材８を循環させる構成が第１の構成例に対して付加されている。第１流路４０にはポンプ４２が設けられ、第２流路４１には第２流路４１を遮断する弁４３が設けられる。通常は、ポンプ４２中の流路は開放され、インプリント材８の流通が可能な状態にされ、弁４３も開放され、インプリント材８の流通が可能な状態にされる。

弁４３を開き、ポンプ４２を動作させると、サブタンク４５中のインプリント材８が第１流路４０を経由して液室ＬＣに供給され、液室ＬＣのインプリント材８が第２流路４１を経由してサブタンク４５に戻る循環路が形成される。このような循環路を形成することによって、必要に応じて、液室ＬＣのインプリント材８をサブタンク４５に回収することができる。また、第１流路４０および第２流路４１を構成するチューブを透過してインプリント材８に侵入した空気や、サブタンク４５またはメインタンク５０内等においてインプリント材８に侵入した空気が気泡となって液室ＬＣに現れる可能性がある。このような場合に、循環路を通して気泡をサブタンク４５まで移動させることによって、気泡を除去することができる。インプリント材８の循環は、吐出口１１からインプリント材８を吐出する必要がない期間、例えば、インプリント動作を行っていない期間において行われうる。あるいは、インプリント材８の循環は、ポンプ４２の脈動を制限した上で常時行われてもよい。

吐出口１１の中のインプリント材８の粘度が増したり乾燥したりすることで吐出不良が発生することがある。それを防ぐために、液室ＬＣの圧力を上昇させることによって吐出口１１からインプリント材８を強制的に排出させるメンテナンス動作が行われうる。メンテナンス動作は、弁４３を閉じてポンプ４２を動作させることによって実施することができる。一定量のインプリント材８が吐出されるか、一定時間にわたってインプリント材８が吐出された後にメンテナンス動作を終了させることができる。

ポンプ４２は、ポンプ機能を有すればよく、例えば、シリンジポンプ、チューブポンプ、ダイアフラムポンプ、ギアポンプなどを採用することができる。なお、ポンプ４２の動作を停止しているときも、第１流路４０を通してインプリント材８が流動可能な状態を維持するために、動作停止中に流路が遮断される形式のポンプを採用する場合には、該ポンプをバイパスするバイパス流路を設けられうる。また、該バイパス流路には開閉弁が設けられうる。

図４には、液体吐出装置６０の第３の構成例が示されている。第３の構成例では、液体タンク１２の内部空間は、分離部１４によって、インプリント材８を収容する液室ＬＣと、作動液を収容する圧力制御室１６とに仕切られている。分離部１４は、例えば、可撓性の分離膜によって構成されうる。圧力制御部１３は、圧力制御室１６および第１流路４０よび第２流路４１に満たされた作動液を介して液室ＬＣの圧力を制御する。吐出口１１からのインプリント材８の吐出方法として、例えば、吐出口１１に備えられた圧電素子や発熱抵抗体等のエネルギー発生素子を利用してインプリント材８の液滴を吐出するオンデマンド方式のインクジェット技術を適用可能である。あるいは、吐出口１１からのインプリント材８の吐出方法として、液室ＬＣのインプリント材８に背圧を加えることによって連続的にインプリント材８の液滴を形成し、必要な液滴を選別して基板４に到達させるコンテニュアス方式を適用可能である。あるいは、吐出口１１からのインプリント材８の吐出方法として、液室ＬＣ内のインプリント材８に背圧を加え、吐出口１１に設けられた弁を制御することによって吐出口１１からインプリント材８の液滴を吐出させる方法を適用可能である。

第１流路４０および第２流路４１は、サブタンク４５と吐出部１０の圧力制御室１６とを接続する流路を構成する。第１流路４０および第２流路４１の一端は、サブタンク４５の内部空間に位置する。より具体的には、第１流路４０および第２流路４１の一端は、サブタンク４５の中の作動液の液面より下方に位置する。第１流路４０および第２流路４１の他端は、それぞれ、第１接続部３０および第２接続部３１を介して圧力制御室１６に接続されている。つまり、サブタンク４５の内部空間と圧力制御室１６とが第１流路４０および第２流路４１を介して連通している。吐出口１１におけるインプリント材８の圧力は、吐出口１１の中にインプリント材８によって形成されるメニスカス（気液界面）と、サブタンク４５内の作動液の液面との高低差Ｈ（水頭差）によって決定される。サブタンク４５内の作動液の液面の高さは、吐出口１１に形成されるメニスカスよりも低い位置になるように設定される。

第３の構成例では、圧力制御部１３によって作動液の圧力（圧力制御室１６の圧力）を制御することによって分離部１４を介して間接的に液室ＬＣの圧力（インプリント材８の圧力）を制御する。この方法は、吐出口１１におけるメニスカスの形状を安定化させ、インプリント材８を再現性の良く吐出するために有利であることが確認されている。

吐出口１１からのインプリント材８の吐出によって液室ＬＣのインプリント材８が減少すると、液室ＬＣの容積が減少するように分離部１４が変形または移動する。これに応じて、サブタンク４５から圧力制御室１６に作動液が補充され、作動液を介して液室ＬＣの圧力が制御される。吐出口１１からのインプリント材８の吐出によって、サブタンク４５内のインプリント材８の液面が低下する。サブタンク４５には、インプリント材８の液面が下限を下回ったことを検知するセンサ４７が設けられている。インプリント材８の液面が下限を下回ったことがセンサ４７によって検知されると、送液ポンプ４９によってメインタンク５０からサブタンク４５へ作動液が供給される。メインタンク５０には、大気（外部空間）に連通する大気開放口５１が設けられている。また、サブタンク４５には、作動液の液面が上限を上回ったことを検知するセンサ４６が設けられている。作動液の液面が上限を上回ったことがセンサ４６によって検知されると、送液ポンプ４９が停止される。このようにして、サブタンク４５内の作動液が上記の下限および上限によって規定される範囲内に制御される。これにより、吐出口１１のメニスカスにおける圧力が一定の範囲内になるように制御される。

インプリント材８は、それに含まれる異物（微小パーティクル）および金属イオンが極限まで低減されているべきであり、基板４に供給されるまでその状態が維持されるべきである。第３の構成例では、インプリント材８は液室ＬＣに閉じ込められているので、流路を構成するチューブや圧力センサ等に接触することがなく、また、空気との接触も低減される。よって、第３の構成例では、インプリント材８に異物や金属イオンが混入することが抑えられる。

第１流路４０にはポンプ４２が設けられ、第２流路４１には第２流路４１を遮断する弁４３が設けられる。通常は、ポンプ４２中の流路は開放され、作動液の流通が可能な状態にされ、弁４３も開放され、作動液の流通が可能な状態にされる。弁４３を開き、ポンプ４２を動作させると、サブタンク４５中の作動液が第１流路４０を経由して圧力制御室１６に供給され、圧力制御室１６の作動液が第２流路４１を経由してサブタンク４５に戻る循環路が形成される。この循環路を形成することによって、必要に応じて、圧力制御室１６の作動液をサブタンク４５に回収することができる。また、第１流路４０および第２流路４１を構成するチューブを透過して作動液に侵入した空気や、サブタンク４５またはメインタンク５０内等において作動液に侵入した空気が気泡となって圧力制御室１６に現れる可能性がある。このような場合に、循環路を通して気泡をサブタンク４５まで移動させることによって、気泡を除去することができる。作動液の循環は、吐出口１１からインプリント材８を吐出する必要がない期間、例えば、インプリント動作を行っていない期間において行われうる。あるいは、作動液の循環は、ポンプ４２の脈動を制限した上で常時行われてもよい。

吐出口１１の中のインプリント材８の粘度が増したり乾燥したりすることで吐出不良が発生することがある。それを防ぐために、液室ＬＣの圧力を上昇させることによって吐出口１１からインプリント材８を強制的に排出させるメンテナンス動作が行われうる。メンテナンス動作は、弁４３を閉じて作動液の流通を遮断し、ポンプ４２を動作させることによって実施することができる。一定量のインプリント材８が吐出されるか、一定時間にわたってインプリント材８が吐出された後にメンテナンス動作を終了させることができる。

圧力制御部１３は、上記のような水頭差を利用した構成に限定されず、他の構成を有してもよい。圧力制御部１３の他の構成例としては、例えば、サブタンク４５を密閉系とし、サブタンク４５の空寸部と圧力源（加圧源、真空源）とを連通させることによって圧力制御室１６、更には液室ＬＣの圧力を制御するように構成されうる。ここで、圧力制御室の圧力を検知する圧力センサを配置し、サブタンク４５の空寸部と圧力源との間に圧力制御弁を設け、圧力目標値および圧力センサの出力に基づいて圧力制御弁をフィードバック制御しうる。

圧力制御部１３は、基板４へのインプリント材８の供給時はサブタンク４５の空寸分を大気圧として水頭差を利用して液室ＬＣの圧力を制御し、メンテナンス時はサブタンク４５を密閉系として圧力源により液室ＬＣの圧力を制御するように構成されてもよい。ここで、メンテナンス時は、圧力源によって圧力制御室１６を介して液室ＬＣを加圧することによって強制的に吐出口１１からインプリント材８を吐出させる動作がなされうる。

図５に例示されるように、インプリント装置１００は、液体吐出装置６０の吐出部１０を所定方向（第１方向）に沿って移動させる移動機構２０を備えうる。移動機構２０は、複数の位置に吐出部１０を位置決めすることができるように構成されうる。複数の位置は、例えば、基板４にインプリント材８を供給する動作を実施する供給位置、および、メンテタンス動作を実施するメンテナンス位置を含みうる。メンテナンス位置では、例えば、受け皿２１に対してインプリント材を吐出して吐出口１１の不具合（例えば、吐出量の減少、不吐出）を解消したり、吐出精度を検査したりする動作が行われうる。移動機構２０は、ボールネジまたはリニアモータを含みうる。

インプリント装置１００では、全ショット領域に対するインプリント動作が終了した基板をアンロードされてから未処理の基板をロードされるまでの限られた時間内にメンテナンス動作が実行されうる。そのため、移動機構２０によって吐出部１０を移動させる際の加速度を大きくする必要がある。圧力制御部１３（サブタンク４５）に対して吐出部１０を相対的に移動させるために、第１流路４０および第２流路４１を構成するチューブは、屈曲可能なチューブで構成される。図６（ａ）、（ｂ）には、吐出部１０が移動するときの第１流路４０および第２流路４１の配置が例示されている。通常は、圧力制御部１３の位置は固定されていて、吐出部１０が図６（ａ）、（ｂ）における左右方向（Ｘ方向）に移動する。

本実施形態では、吐出部１０と圧力制御部１３とを接続する流路が、吐出部１０と圧力制御部１３とを接続する第１流路４０と、吐出部１０と圧力制御部１３とを接続する第２流路４１とを有する。第１流路４０は、第１流路４０を通して吐出部１０から圧力制御部１３に向かう経路において進行方向が第２方向（＋Ｘ方向）に一致する第１部分２２を含む。第２流路４１は、第２流路４１を通して吐出部１０から圧力制御部１３に向かう経路において進行方向が第３方向（－Ｘ方向）に一致する第２部分２３を含む。ここで、第２方向は、移動機構２０が吐出部１０を搬送する方向である第１方向（±Ｘ方向）に直交するように吐出部１０を通る仮想平面ＶＰから仮想平面ＶＰの一方の側（図６では右側）に向かって離れる方向であり、例えば、第１方向と平行な方向である。第３方向は、仮想平面ＶＰから仮想平面ＶＰの他方の側（図６では左側）に向かって離れる方向であり、例えば、第１方向と平行な方向である。図６（ａ）、（ｂ）では、第２方向と第３方向とは、互いに反対方向（互いに１８０度異なる方向）である。第１流路４０は、第１流路４０を通して吐出部１０から圧力制御部１３に向かう経路において進行方向が第３方向（－Ｘ方向）に一致する第３部分２２を含む。第２流路４１は、第２流路４１を通して吐出部１０から圧力制御部１３に向かう経路において進行方向が第２方向（＋Ｘ方向）に一致する第４部分２５を含む。

第１流路４０および第２流路４１の形状は、吐出部１０の移動に伴って変化する。また、第１流路４０は、吐出部１０と圧力制御部１３との間に第１屈曲部７０を形成し、第２流路４１は、吐出部１０と圧力制御部１３との間に第２屈曲部７１を形成する。第１屈曲部７０および第２屈曲部７１は、吐出部１０の移動に伴って移動する。第１部分２２は、第１屈曲部７０と吐出部１０との間に形成されうる。第２部分２３は、第２屈曲部７１と吐出部１０との間に形成されうる。第３部分２４は、第１屈曲部７０と圧力制御部１３との間に形成されうる。第４部分２５は、第２屈曲部７１と圧力制御部１３との間に形成されうる。第１部分２２、第２部分２３、第３部分２４および第４部分２５の長さおよび位置は、吐出部１０の移動に伴って変化する。

あるいは、第１流路４０、第２流路４１は、圧力制御部１３に向かう第２方向を有する第１部分２２、圧力制御部１３に向かう第３方向を有する第２部分２３をそれぞれ有するものとして理解することもできる。ここで、第２方向と第３方向とは、第１方向（±Ｘ方向）における成分に関して、互いに反対方向である。換言すると、第２方向が有する第１方向（±Ｘ方向）における成分と、第３方向が有する第１方向（±Ｘ方向）における成分とは、互いに反対方向である。

なお、第２方向は、第１方向と直交する場合は、第１方向の成分を有しない。同様に、第３方向は、第１方向と直交する場合は、第１方向の成分を有しない。よって、例えば、第２方向は、＋Ｘ方向に対して反時計回りに０°以上９０°未満の角度をなし、第３方向は、＋Ｘ方向に対して反時計回りに９０°より大きく１８０°以下の角度をなすものとする。第２方向に係る当該角度は、第２方向を有するベクトルを定義した場合に、その大きさに対する、当該ベクトルの第１方向における成分の大きさの比率が、それには限定されないが、例えば５０％以上の第１比率となるようにするのが好ましい。また、第３方向に係る当該角度は、第３方向を有するベクトルを定義した場合に、その大きさに対する、当該ベクトルの第１方向における成分の大きさの比率が、それには限定されないが、例えば上記第１比率に等しくなるようにするのが好ましい。

上記のような構成によれば、吐出部１０の移動によって第１流路４０内のインプリント材が受ける影響（例えば、動圧）の全部または一部が吐出部１０の移動によって第２流路４１内のインプリント材が受ける影響（例えば、動圧）によって相殺されうる。また、上記の構成によれば、吐出部１０の移動によって第１流路４０および第２流路４１内のインプリント材が受ける影響は、インプリント材が圧力制御部１３のサブタンク４５を通して流動することによって低減される。また、上記の構成によれば、吐出部１０の移動によって第１流路４０および第２流路４１内のインプリント材が受ける影響は、インプリント材が圧力制御部１３の液体タンク１２（液室ＬＣまたは圧力制御室１６）を通して流動することによって低減される。したがって、上記のような構成によれば、圧力制御部１３に対して吐出部１０を相対的に移動させたときの吐出部１０の液室ＬＣの圧力の変動を低減すること、即ち、液室ＬＣの圧力を安定させることができる。そのため、移動機構２０によって吐出部１０を移動させる際の加速度あるいは速度を高くすることができ、これによりメンテナンスのために要する時間を短縮し、スループットを向上させることができる。このような効果は、第１および第２の構成例における液室ＬＣの容積または第３の構成例における圧力制御室１６の容積が小さくても得られる。
第１流路４０と液体タンク１２を接続する第１接続部３０および第２流路４１と液体タンク１２を接続する第２接続部３１は、それらをインプリント材が流れる方向が第１方向（±Ｘ方向）に平行な方向となるように構成されうるが、これには限定されない。

図７（ａ）～（ｃ）には、図６に示された実施形態の変形例が示されている。図７（ａ）～（ｃ）に示される変形例も、図６に示された実施形態と同様の特徴を有する。即ち、第１流路４０は、第１流路４０を通して吐出部１０から圧力制御部１３に向かう経路において進行方向が第２方向（＋Ｘ方向）に一致する第１部分２２を含む。また、第２流路４１は、第２流路４１を通して吐出部１０から圧力制御部１３に向かう経路において進行方向が第３方向（－Ｘ方向）に一致する第２部分２３を含む。また、第１流路４０は、第１流路４０を通して吐出部１０から圧力制御部１３に向かう経路において進行方向が第３方向（－Ｘ方向）に一致する第３部分２２を含む。また、第２流路４１は、第２流路４１を通して吐出部１０から圧力制御部１３に向かう経路において進行方向が第２方向（＋Ｘ方向）に一致する第４部分２５を含む。

あるいは、該変形例も、第１流路４０、第２流路４１は、圧力制御部１３に向かう第２方向を有する第１部分２２、圧力制御部１３に向かう第３方向を有する第２部分２３をそれぞれ有するものとして理解することもできる。ここで、第２方向と第３方向とは、第１方向（±Ｘ方向）における成分に関して、互いに反対方向である。換言すると、第２方向が有する第１方向（±Ｘ方向）における成分と、第３方向が有する第１方向（±Ｘ方向）における成分とは、互いに反対方向である。

図７（ａ）に示された変形例では、第１接続部３０および第２接続部３１は、それらをインプリント材が流れる方向が第１方向（±Ｘ方向）に交差する方向（例えば、第１方向に直交する方向）となるように構成されている。また、図７（ａ）に示された変形例では、第１接続部３０および第２接続部３１は、吐出部１０の液体タンク１２の複数の面のうち第１方向に平行な面に配置されている。図７（ｂ）に示された変形例では、第１接続部３０および第２接続部３１は、吐出部１０の液体タンク１２の複数の面のうち第１方向と直交または交差する１つの面に配置されている。図７（ｃ）に示された変形例では、液体タンク１２には、２つの接続部が共通化された１つの第１共通接続部３２が設けられ、圧力制御部１３のサブタンク４５には、２つの接続部が共有化された１つの第２共通接続部３３が設けられている。第１流路４０は、第１共通接続部３２と第２共通接続部３３とを接続する１つの経路を構成し、第２流路４１は、第１共通接続部３２と第２共通接続部３３とを接続する他の経路を構成する。

図３に示された第２の構成例および図４に示された第３の構成例では、第１流路４０にポンプ４２が設けられ、第２流路４１に弁４３が設けられている。このような構成では、少なくとも移動機構２０が吐出部１０を移動させる速度が変化している期間は、弁４３が開放状態にされる。また、このような構成では、動作停止中に流路が遮断される形式のポンプを採用する場合には、該ポンプをバイパスするバイパス流路を設けられる。そして、少なくとも移動機構２０が吐出部１０を移動させる速度が変化している期間は、該バイパス流路が有効化、即ち、流通可能な状態にされる。

上記の実施形態の効果は、図８を参照しながら以下で説明される比較例と比較すると理解しやすい。図８に示された比較例では、吐出部１０と圧力制御部１３とは単一の流路８０によって接続されている。つまり、比較例は、第１部分２２を含む第１流路４０および第２部分２３を含む第２流路４１を有しない。比較例において、図８（ａ）に示されるように、吐出部１０が右方向に移動するために加速をするとき、流路８０のうち吐出部１０の移動と共に右方向に加速する部分８２の中に存在するインプリント材は、その慣性力によって動圧を生じさせる。この動圧は、液体タンク１２の内部の圧力を大きくさせる。また、比較例において、図８（ｂ）に示される位置へ移動が完了する直前の減速の加速度によって、吐出部１０の移動と共に減速する部分８５の中に存在するインプリント材は、その慣性力によって動圧を生じさせる。この動圧は、液体タンク１２の内部の圧力を小ささせる。

したがって、吐出部１０の移動に伴って動圧が発生し、この動圧によって液体タンク１２内の圧力が変動し、これが吐出口１１のメニスカスを不安定にさせる。また、吐出部１０の移動に伴って流路８０を構成するチューブが変形したり振動したりしうる。これによっても液体タンク１２内の圧力が変更しうる。液体タンク１２内の圧力の変動によってメニスカスが振動すると、吐出口１１から吐出されるインプリント材の吐出量や吐出速度にばらつきが生じる原因となる。したがって、振動が減衰してメニスカスが安定するまでの間、吐出口１１からインプリント材を吐出することができず、これによって液体吐出装置およびインプリント装置のスループットが悪化する。また、液室ＬＣの圧力が大きくなると、メニスカスが破れて吐出口１１の周囲にインプリント材が溢れ出る可能性がある。液室ＬＣの圧力が小さくなると、メニスカスが後退して吐出口１１の中に空気（気泡）が入り、液体の吐出不良が生じる可能性がある。

また、液室の圧力を安定させるのにあたって動圧の影響について考慮した構成を説明したが、それに加えて、またはそれに替えて、静圧の影響について考慮した構成としてもよい。例えば、液体と配管とを含む第１流路４０と、液体と配管とを含む第２流路４１とが互いに同等または同程度の質量であるか、両質量の差が許容範囲内に収まっていればよい。この場合、吐出部１０に対して第１流路４０から加えられる静圧と、吐出部１０に対して第２流路４１から加えられる静圧とが互いに同等または同程度になるか、両静圧の差が許容範囲内に収まる。これにより、移動機構２０による吐出部１０の移動に伴って生じうる液室ＬＣの圧力の変化を許容範囲内に収めることができる。また、第１流路４0の重心の高さ（Ｚ軸方向の位置）と、第２流路４１の重心の高さ（Ｚ軸方向の位置）とが同等または同程度である（両高さの差が許容範囲内に収まっている）と、液室ＬＣの圧力の変化を許容範囲内に収めるのに有利である。

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。

次に、物品製造方法の具体例を説明する。図９（ａ）に示すように、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコンウエハ等の基板４ｚを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材２ｚの表面にインプリント材３ｚを付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材３ｚが基板上に付与された様子を示している。

図９（ｂ）に示すように、インプリント用の型１ｚを、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材３ｚに向け、対向させる。図９（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板４と型１ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚは型１ｚと被加工材２ｚとの隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光を型１ｚを透して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図９（ｄ）に示すように、インプリント材３ｚを硬化させた後、型１ｚと基板４ｚを引き離すと、基板４ｚ上にインプリント材３ｚの硬化物のパターンが形成される。この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っており、即ち、インプリント材３ｚに型１ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。

図９（ｅ）に示すように、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２ｚの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝５ｚとなる。図９（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材２ｚの表面に溝５ｚが形成された物品を得ることができる。ここでは硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。

以下、液体吐出装置６０をプリンタに適用した例を説明する。１つの適用例におけるプリンタでは、インクを吐出する吐出部１０とサブタンク４５とが離隔して配置され、１色あたり２本のチューブ（第１流路４０、第２流路）によって接続され、吐出部１０を往復移動しながら画像を形成する。カラープリンタでは、例えば、シアンインク、マゼンタインク、イエローインクを用いて減法混色法で被記録媒体上にカラー画像を形成する。したがって、カラープリンタでは、１色のインクに対して少なくとも１つの液体吐出装置６０が設けられる。

１０：吐出部、１１：吐出口、１２ 液体タンク、１３：圧力制御部、２０：移動機構、２２：第１部分、２３：第２部分、２４：第３部分、２５：第４部分、４０：第１流路、４１：第２流路、５：サブタンク、６０：液体吐出装置、１００：インプリント装置、ＶＰ：仮想平面

Claims (15)

1. 液体が充填された液室および前記液室に連通した吐出口を有し、前記液室の中の液体を前記吐出口から吐出する吐出部と、前記吐出部に接続された流路と、前記流路を介して前記液室の圧力を制御する圧力制御部と、前記圧力制御部に対して前記吐出部を相対的に第１方向に沿って移動させる移動機構と、を備え、
   前記流路は、前記吐出部と前記圧力制御部とを接続する第１流路と、前記吐出部と前記圧力制御部とを接続する第２流路とを有し、前記第１流路と前記第２流路とは、前記第１方向における成分に関して互いに反対方向となる、前記圧力制御部に向かう第２方向を有する第１部分と前記圧力制御部に向かう第３方向を有する第２部分とをそれぞれ有する、ことを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記流路は、前記吐出部および前記圧力制御部を通る循環路を構成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記吐出部には第１共通接続部が設けられ、前記圧力制御部には第２共通接続部が設けられ、前記第１流路は、前記第１共通接続部と前記第２共通接続部とを接続する１つの経路を構成し、前記第２流路は、前記第１共通接続部と前記第２共通接続部とを接続する他の経路を構成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
4. 前記圧力制御部は、液体を収容するタンクを含み、前記吐出部は、前記吐出口から液体を下方に吐出するように構成され、前記液室の圧力は、前記タンクの中の液体の液面と前記吐出口の中の液体の液面との高低差によって制御される、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
5. 前記第１流路に配置されたポンプを備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
6. 前記第２流路に配置された弁を備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
7. 少なくとも前記移動機構が前記吐出部を移動させる速度が変化している期間は、前記弁が開放状態にされる、
   ことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出装置。
8. 前記吐出部は、分離部によって前記液室から仕切られた圧力制御室を有し、前記圧力制御部は、前記圧力制御室および前記流路に満たされた作動液を介して前記液室の圧力を制御する、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
9. 前記圧力制御部は、前記流路を介して前記液室と連通している、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
10. 前記第２方向および前記第３方向は、前記第１方向に平行である、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
11. 前記第１流路と前記第２流路とは、前記吐出部に対して前記第１流路から加えられる静圧と、前記吐出部に対して前記第２流路から加えられる静圧との差が許容範囲内に収まるように構成されている、
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
12. 液体が充填された液室および前記液室に連通した吐出口を有し、前記液室の中の液体を前記吐出口から吐出する吐出部と、前記吐出部に接続された流路と、前記流路を介して前記液室の圧力を制御する圧力制御部と、前記吐出部を第１方向に沿って移動させる移動機構と、を備え、
    前記流路は、前記吐出部と前記圧力制御部とを接続する第１流路と、前記吐出部と前記圧力制御部とを接続する第２流路とを有し、前記第１流路と前記第２流路とは、前記吐出部に対して前記第１流路から加えられる静圧と、前記吐出部に対して前記第２流路から加えられる静圧との差が許容範囲内に収まるように構成されている、ことを特徴とする液体吐出装置。
13. 基板の上にインプリント材を供給する供給部を有し、前記供給部によって前記基板の上に供給された前記インプリント材によりパターンを形成するインプリント装置であって、前記供給部として請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の液体吐出装置を備える、
    ことを特徴とするインプリント装置。
14. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の液体吐出装置を備えることを特徴とするプリンタ。
15. 請求項１３に記載のインプリント装置により基板の上にパターンを形成する工程と、
    前記工程で前記パターンを形成された前記基板を加工する工程と、
    を含むことを特徴とする物品製造方法。

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