JP7077027B2

JP7077027B2 - 吐出材吐出装置およびインプリント装置

Info

Publication number: JP7077027B2
Application number: JP2018004329A
Authority: JP
Inventors: 裕一岩▲崎▼
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2018-01-15
Publication date: 2022-05-30
Anticipated expiration: 2038-01-15
Also published as: JP2019122907A; US20190217516A1; US10987840B2; KR102445132B1; KR20190087311A

Description

本発明は、液体または液状の吐出材を吐出する吐出装置およびその吐出装置を備えたインプリント装置に関するものである。

収容容器に収容された液体または液状の吐出材を吐出ヘッドから吐出する吐出装置として、特許文献１には、可撓性部材によって第１および第２の２つの収容部に分けられた収容容器を用いる構成が記載されている。第１の収容部には吐出材が収容され、第２の収容部には液体が収容され、第２の収容部の内圧を制御することによって、間接的に第１の収容部の内圧が調整される。第２の収容部には、第１の収容部内の吐出材とは物性が異なり、かつ吐出材とは混ざり合わない液体が収容される。可撓性部材の破損によって吐出材が第２の収容部に混入したときの第２の収容部内の液体の物性の変化を検知することにより、可撓性部材の破損が検知される。

特開２０１６－０３２１０３号公報

しかし、吐出材の混入による第２の収容部内の液体の物性の変化を検知するためには、所定量以上の吐出材の混入が必要となり、可撓性部材に破損が生じてから、その破損を検知するまでには時間が掛かる。

本発明の目的は、可撓性部材の破損を速やかに検知して対応することができる吐出材吐出装置およびインプリント装置を提供することにある。

本発明の吐出材吐出装置は、導電性を有する吐出材を吐出する吐出ヘッドと、内部空間が、前記吐出ヘッドに供給される前記吐出材を収容する第１収容空間と、導電性を有する作動液を収容する第２収容空間と、に可撓性膜によって分離された収容容器と、前記第２収容空間の内圧を制御する圧力制御手段と、前記可撓性膜の内部に、絶縁部を挟んで対向配備された対の電極間の電気的特性の変化を検知する検知手段と、を備え、前記可撓性膜は、前記第１収容空間から供給される前記吐出材が前記吐出ヘッドから吐出されることによって、前記第１収容空間の容積が減少し且つ前記第２収容空間の容積が増大するように移動し、前記絶縁部は、前記電極を構成するアルミニウムの表面に形成された酸化アルミニウムにより構成され、前記検知手段は、吐出材および前記作動液の少なくとも一方が前記可撓性膜の内部に浸入したことによる前記可撓性膜の電気的特性の変化を検知することを特徴とする。

本発明によれば、吐出材および作動液の少なくとも一方が可撓性膜の内部に侵入したときの可撓性膜の電気的特性の変化を検知することにより、可撓性部材の破損を速やかに検知することができる。

本発明の実施形態におけるインプリント装置の構成図である。図１における吐出装置の構成図である。図２における可撓性膜の構成図である。

以下に、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１から３は、本実施形態における吐出材吐出装置の概略構成図であり、本例の吐出装置はインプリント装置２０としての適用例である。

インプリント装置は、半導体デバイスに代表される物品の製造に使用される。インプリント装置２０は、基板１上のショット領域に付与されたインプリント材としての未硬化の樹脂（レジスト）２に、成型用のパターンを有する型３を押し付け、その状態において、光４（例えば、紫外線）の照射によって樹脂２を硬化させる。その後、硬化後の樹脂２から型３を分離することによって、型３のパターンを基板１上に転写する。本例のインプリント装置２０は、光インプリント方式のインプリント装置であり、光照射部５、型保持部６、基板チャック７、基板ステージ８、吐出材としての樹脂２の吐出装置１０、吐出ヘッド１１、圧力制御部１２、および制御部１３を備える。

光照射部５は、インプリントの際に、型３を介して樹脂２に光４を照射する。その光４の波長は、硬化させる樹脂２に応じた波長である。基板１に対向する型３の面には、転写すべき回路パターン等のパターンが形成されている。型３の材質としては、光４を透過させる石英等を用いることができる。型保持部６は、型３を保持する不図示の型チャックと、この型チャックを移動自在に保持する不図示の型駆動機構と、型３の形状を補正する不図示の倍率補正機構と、を備える。基板１は、シリコンウエハまたはＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｏｒ）基板、もしくはガラス基板などである。

基板１上には、特定のショットレイアウトで配置されたパターン形成領域である複数のショットが存在する。それぞれのショットには、インプリント直前に吐出ヘッド１１の吐出口から樹脂２を含む液滴が吐出され、その樹脂２が基板１上に付与される。その上に、型３に形成されたパターンを押印することにより、樹脂２のパターンが基板１上に形成される。基板チャック７は基板１を保持し、基板ステージ８は、基板１と共に基板チャック７を移動可能に保持する。基板ステージ８は、吐出ヘッド１１によって樹脂２が塗布された後に、型３と基板１との位置を合わせる。このような位置合わせをしながら、インプリントが実行される。吐出装置１０に収容された樹脂２は、複数の吐出口が設けられた吐出ヘッド１１から吐出されて、基板１上に付与される。

このような一連のインプリント動作において、ショット位置への基板１の移動、樹脂２の吐出／塗布、押印、位置合わせ、樹脂２の硬化、離型、次のショット位置への基板１の移動が順に実行され、必要に応じて、このような基板１の加工動作が繰り返される。

図２は、本例における吐出装置１０の概略構成図である。

本例の吐出装置１０は、吐出ヘッド１１、収容容器１４、圧力制御部１２、制御部１３、および圧力計測部１５を含む。収容容器１４には、その内部空間を第１収容空間３１と第２収容空間３２とに分割する隔壁として、可撓性膜１６が備えられている。吐出ヘッド１１と連通する第１収容空間３１は、樹脂２（吐出材）によって満たされている。制御部１３によって吐出ヘッド１１を制御することにより、その吐出ヘッド１１の吐出口から樹脂２が吐出される。吐出ヘッド１１において、吐出口のそれぞれに対応して設けられた圧力室内には、アクチュエータが実装されている。アクチュエータは、吐出材としての樹脂２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く、具体例として、ピエゾ素子（圧電素子）、発熱抵抗体素子等を挙げることができる。吐出ヘッド１１は、収容容器１４とは一体でなくてもよく、収容容器１４に交換可能に取り付けられていてもよい。吐出ヘッド１１と連通しない第２収容空間３２は、作動液１７によって満たされている。作動液１７としては、従来の露光装置に用いられている冷却水などを用いることができる。例えば、作動液１７として、水に防腐剤および保湿剤などが加えられた液体を用いることができる。第２収容空間３２は、連通部１８を介して、作動液１７を供給する圧力制御部１２と連通している。

圧力制御部１２は、作動液１７のタンク、配管、圧力センサ、ポンプ、およびバルブ等から構成されている。圧力制御部１２は、第２収容空間３２内の作動液１７の圧力を制御する。制御部１３は、圧力制御部１２から第２収容空間３２への作動液１７の供給を制御することにより、可撓性膜１６を介して、間接的に第１収容空間３１内の樹脂２の圧力を制御する。その結果、吐出ヘッド１１の吐出口内に適切なメニスカスを形成するための負圧を維持するように、第１収容空間３１と第２収容空間３２の内圧が釣り合った状態となり、樹脂２を良好に吐出することができる。

一連のインプリント動作に応じて、吐出ヘッド１１から樹脂２の吐出を繰り返すことにより、第１収容空間３１内の樹脂２の量が減少する。これに伴い、可撓性膜１６は、第１収容空間３１の容積を減少させ、第２収容空間３２の容積を増大させるように移動する。このような可撓性膜１６の移動により、圧力制御部１２内における作動液１７のタンクから、第２収容空間３２内に作動液１７が補充される。インプリント装置２０に用いる樹脂２は、異物（微小パーティクル）および金属イオンを極微量にまで低減させたものであり、その状態は、吐出ヘッド１１から吐出されるまで保つ必要がある。本例のインプリント装置２０は、樹脂２の吐出の繰り返しによって第１収容空間３１内の樹脂２が略全て消費されるまでの全期間において、樹脂２を第１収容空間３１の外部から隔離した状態で貯留する。したがって、樹脂２は、圧力センサなどの機器類との接触がなく、第１収容空間３１内に封入された状態から継続して、異物および金属イオンの増加が抑えられる。

図３（ａ）は可撓性膜１６の正面図、図３（ｂ）は可撓性膜１６の断面図である。

可撓性膜１６は、絶縁部４１と、絶縁部４１の内部に可撓性膜１６の略全域に渡って位置する一対の導電層（電極）４２と、を含む。絶縁部４１は、第１絶縁部４１（１）、第２絶縁部４１（２）、および第３絶縁部４１（３）を含む。導電層４２は、第１絶縁部４１（１）と第２絶縁部４１（２）との間に位置する第１導電層４２（１）と、第２絶縁部４１（２）と第３絶縁部４１（３）との間に位置する第２導電層４２（２））と、を含む。第２絶縁部４１（２）を挟んで対向配備される第１および第２導電層４２（１），４２（２）は、それらの間（電極間）の電気的な導通状態を検知するための電気計測部（検知部）４３に接続され、その電気計測部４３の検知結果は制御部１３に入力される。

第１および第３絶縁部４１（１），４１（３）は、樹脂２および作動液１７に接するため、それらの材料として、例えば、フッ素樹脂（ＰＦＡ等）フィルムなどのように耐薬品性が高く、かつ金属溶出が少ない材料を用いることが好ましい。第２絶縁部４１（２）の材料としては、絶縁性が高くかつ薄膜化が可能なものが好ましい。その材料としては、例えば、ポリイミド等を挙げることができる。

導電層４２（４２（１），４２（２））の材料としては、薄膜化が可能な導電性材料が好ましく、例えば、アルミニウムまたは金で形成されていることが好ましい。導電層４２（４２（１），４２（２））の厚みは、可能な限り薄いことが好ましく、具体的には５μｍ以下が好ましい。第１および第２導電層４２（１），４２（２）の材料としてアルミニウムを用いる場合には、それらの表面に酸化アルミニウムで形成された層を有し、これらの第１および第２導電層４２（１），４２（２）を張り合わせてもよい。この場合には、それらの表面の酸化アルミニウムで形成された層が第２絶縁部４１（２）として機能するため、導電層４２（４２（１），４２（２））と第２絶縁部４１（２）とを一体に成形することができる。可撓性膜１６の全体の厚みは、可能な限り薄いことが好ましく、具体的には、２００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましい。

可撓性膜１６に破損が生じた場合には、導電性の作動液１７が第１および第２導電層４２（１），４２（２）の間に浸入することにより、それらの間の電気抵抗（導電性）が変化する。作動液１７は、少なくとも第３絶縁部４１（３）および第２絶縁部４１（２）に破損が生じることにより、第１および第２導電層４２（１），４２（２）の間に浸入して、第１および第２導電層４２（１），４２（２）の間を電気的な導通状態とする。第１および第２導電層４２（１），４２（２）の間の導電性は電気計測部４３によって計測され、その計測データに基づいて、制御部１３が可撓性膜１６の破損を検知する。制御部１３は、可撓性膜１６が破損したと判定した場合に、吐出装置１０を含むインプリント装置２０の作動停止を指示する。作動液１７が可撓性膜１６の内部に侵入したときには、第１絶縁部４１（１）に破損が生じていない場合があり、この場合には、作動液１７が第１収容空間３１内に混入する前に、可撓性膜１６の破損を検知して対応することができる。

通常、圧力制御部１２によって、第１および第２収容空間３１，３２内の圧力は、いずれも－０．３ｋＰａ程度に制御されているため、可撓性膜１６に破損が生じても樹脂２および作動液１７は可撓性膜１６の内部に侵入しにくい。そのため、圧力制御部１２は、所定の検知タイミングで作動液１７を加圧することにより、破損が生じた可撓性膜１６の箇所（破損箇所）から、作動液１７を導電層４２（１），４２（２）の間に積極的に浸入させて、それらの間を電気的に導通させる。作動液１７を加圧する検知タイミングは、吐出ヘッド１１からの樹脂２の吐出精度を維持するために、例えば、基板１の交換時、または基板１に対する樹脂２の吐出動作時を避けるように適宜設定する。その際の作動液１７の加圧力は、０～３０ｋＰａ、より好ましくは５～１０ｋＰａとする。その加圧力は、樹脂２などの吐出材の表面張力、および吐出ヘッド１１におけるノズル形状などに応じて適宜設定する。

樹脂２が導電性を有する場合には、その樹脂２が可撓性膜１６の内部に侵入して、第１および第２導電層４２（１），４２（２）間の電気抵抗（導電性）が変化させることにより、可撓性膜１６の破損を検知することができる。樹脂２は、少なくとも第１絶縁部４１（１）および第２絶縁部４１（２）に破損が生じることにより、第１および第２導電層４２（１），４２（２）の間に浸入して、第１および第２導電層４２（１），４２（２）の間を電気的な導通状態とする。圧力制御部１２によって、所定の検知タイミングで作動液１７を加圧することにより、可撓性膜１６の破損箇所から、樹脂２を導電層４２（１），４２（２）の間に積極的に浸入させて、それらの間を電気的に導通させる。つまり、導電性の作動液１７を可撓性膜１６の破損箇所から内部に侵入させる場合と同様に、導電性の樹脂２を可撓性膜１６の破損箇所から可撓性膜１６の内部に侵入しやすくするために、第１および第２収容空間３１，３２の間に圧力差を生じさせる。また、樹脂２が可撓性膜１６の内部に侵入したときには、第３絶縁部４１（３）に破損が生じていない場合があり、この場合には、樹脂２が第２収容空間３２内に混入する前に、可撓性膜１６の破損を検知して対応することができる。

このように、可撓性膜１６が破損したときに、作動液１７および樹脂２の少なくとも一方によって導電層４２（１），４２（２）間が電気的な導通状態となることを利用して、可撓性膜１６の破損を速やかに検知することができる。この結果、可撓性膜１６が破損したときに、速やかにインプリント装置２０の動作を停止させて、基板１の歩留まりを高めることができる。

（他の実施形態）
前述した実施形態においては、可撓性膜１６における導電層４２（１），４２（２）間の導電性の変化を検知することにより、可撓性膜１６の破損を検知する。しかし、樹脂２および作動液１７の少なくとも一方が可撓性膜１６の内部に侵入したときの可撓性膜１６の電気的特性の変化を検知することができればよく、その電気的特性は導電性のみに限定されず、静電容量の変化などであってもよい。また、導電層によって可撓性膜１６の内部に１つの電極を形成し、その電極と、樹脂２または作動液１７と、の間に電気的な導通状態が生じたか否かによって、可撓性膜１６の破損を検知することもできる。

本発明は、露光装置を利用した半導体ＩＣ素子、液晶表示素子、ＭＥＭＳ等の物品の製造装置および製造方法に対しても適用することができる。このような物品は、感光剤が塗布された基板（ウェハ、ガラス基板等）を露光装置によって露光する工程と、その基板（感光剤）を現像する工程と、現像された基板を処理する周知の工程と、によって製造される。基板を処理する周知の工程としては、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等が含まれる。このような製造装置に本発明を適用することにより、基板に対して感光剤を適確に吐出して、高品位の物品を製造することができる。

また本発明は、種々の吐出材を吐出する吐出装置に対して広く適用することができる。また本発明は、可撓性膜によって、液体または液状の材料を分離して収容する容器に対して適用可能であり、また容器は、可撓性膜によって３つ以上の空間に仕切られたものであってもよい。

２樹脂（吐出材）
１１吐出ヘッド
１２圧力制御部
１３制御部
１６可撓性膜
１７作動液
３１第１収容空間
３２第２収容空間
４２導電層（電極）
４３電気計測部（検知部）

Claims

導電性を有する吐出材を吐出する吐出ヘッドと、
内部空間が、前記吐出ヘッドに供給される前記吐出材を収容する第１収容空間と、導電性を有する作動液を収容する第２収容空間と、に可撓性膜によって分離された収容容器と、
前記第２収容空間の内圧を制御する圧力制御手段と、
前記可撓性膜の内部に、絶縁部を挟んで対向配備された対の電極間の電気的特性の変化を検知する検知手段と、
を備え、
前記可撓性膜は、前記第１収容空間から供給される前記吐出材が前記吐出ヘッドから吐出されることによって、前記第１収容空間の容積が減少し且つ前記第２収容空間の容積が増大するように移動し、
前記絶縁部は、前記電極を構成するアルミニウムの表面に形成された酸化アルミニウムにより構成され、
前記検知手段は、吐出材および前記作動液の少なくとも一方が前記可撓性膜の内部に浸入したことによる前記可撓性膜の電気的特性の変化を検知することを特徴とする吐出材吐出装置。
前記検知手段は、所定の検知タイミングで前記可撓性膜の電気的特性の変化を検知し、
前記圧力制御手段は、前記検知タイミングに合わせて前記第１収容空間と前記第２収容空間との間に圧力差を生じさせるように、前記第２収容空間の内圧を制御する請求項１に記載の吐出材吐出装置。
前記圧力制御手段は、前記検知タイミングに合わせて前記第２収容空間を加圧する場合に、前記第２収容空間の内圧を０～３０ｋＰａに制御する請求項２に記載の吐出材吐出装置。
前記検知手段が前記電気的特性の変化を検知したときに、前記吐出材吐出装置の作動停止を指示する制御手段をさらに備える請求項１から３のいずれか１項に記載の吐出材吐出装置。
前記可撓性膜の厚みは２００μｍ以下である請求項１から４のいずれか１項に記載の吐出材吐出装置。
基板に付与されたインプリント材に型のパターンを転写して、前記基板を加工するインプリント装置であって、
前記インプリント材を前記基板に付与するために、前記インプリント材を吐出材として吐出する請求項１から５のいずれか１項に記載の吐出材吐出装置を備えることを特徴とするインプリント装置。