KR101933263B1 - 액체 토출 장치, 임프린트 장치 및 물품 제조 방법 - Google Patents

액체 토출 장치, 임프린트 장치 및 물품 제조 방법 Download PDF

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도모노부 사쿠
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Abstract

액체 토출 장치는 토출구로부터 토출되는 제1 액체를 수용하도록 구성된 제1 챔버 및 제2 액체를 수용하도록 구성된 제2 챔버로 분할 부재에 의해 분할되는 수용실, 제1 챔버에 수용된 제1 액체의 감소에 따라서 제2 챔버에 제2 액체를 공급하도록 구성된 공급 유닛, 및 제2 챔버로의 제1 액체의 유동을 측정하도록 구성된 측정 유닛을 포함한다.

Description

액체 토출 장치, 임프린트 장치 및 물품 제조 방법{LIQUID DISCHARGE APPARATUS, IMPRINT APPARATUS, AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 임프린트 장치, 임프린트 장치에 사용하기 위한 액체 토출 장치, 및 임프린트 장치를 사용한 물품 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 등의 제조 프로세스에서, 노광 장치를 대신하는 리소그래피 장치로서, 임프린트 기술을 사용한 임프린트 장치가 실용화되고 있다. 임프린트 장치는 토출 노즐로부터 기판 상으로 임프린트 재료를 액체로서 토출하는 액체 토출 장치를 포함한다. 일본 특허 공개 제2008-105360호 공보에서는, 가요성의 부재에 의해 탱크를 잉크(제1 액체)의 수용실과 부력 발생 챔버로 분할하고, 제2 액체로 충전된 부력 발생 챔버에 배치된 부낭의 부력을 사용하여 잉크에 음압(negative pressure)을 부여하는 잉크 토출 장치가 개시된다.
일본 특허 공개 제2008-105360호 공보에 개시된 잉크 토출 장치를 임프린트 장치에 대한 임프린트 재료의 토출 장치로 사용하는 경우, 탱크를 임프린트 재료의 수용실 및 제2 액체가 수용된 부력 발생 챔버로 구획하는 가요성 부재에 구멍이 발생하는 등의 비정상 상태(abnormality)가 발생할 수 있다. 일본 특허 공개 제2008-105360호 공보에 기재된 토출 장치에서는, 이러한 경우에, 임프린트 재료에 제2 액체가 혼합되고, 따라서 토출 장치로부터 토출되는 임프린트 재료의 품질이 악화되고, 임프린트 장치에 의해 제조되는 제품에 불량이 발생하는 우려가 있었다.
본 발명은 비정상 상태를 검출할 수 있는 액체 토출 장치를 제공한다.
본 발명은 액체 토출 장치를 제공하며, 액체 토출 장치는 토출구로부터 토출되는 제1 액체를 수용하도록 구성된 제1 챔버 및 제2 액체를 수용하도록 구성된 제2 챔버로 분할 부재에 의해 분할되는 수용실, 제1 챔버에 수용된 제1 액체의 감소에 따라서 제2 챔버에 제2 액체를 공급하도록 구성된 공급 유닛, 및 제2 챔버로의 제1 액체의 유동을 측정하도록 구성된 측정 유닛을 포함한다.
본 발명의 추가의 특징은 첨부된 도면과 관련한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 임프린트 장치를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 따르는 액체 토출 장치의 전형적인 개략도.
도 3은 본 발명에 따르는 액체 토출 장치의 실시예의 상세도.
도 4는 본 발명에 따르는 액체 토출 장치의 실시예의 상세도.
도 5는 본 발명에 따르는 액체 토출 장치의 실시예의 상세도.
도 6은 본 발명에 따르는 액체 토출 장치의 실시예의 상세도.
도 7은 본 발명에 따르는 액체 토출 장치의 실시예의 상세도.
도 8는 본 발명에 따르는 액체 토출 장치의 실시예의 상세도.
도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따르는 액체 토출 장치 및 이 장치를 사용하는 임프린트 장치에 대해서 설명한다. 본 발명에 따르는 액체 토출 장치의 적용 가능 범위는 임프린트 장치에 한정되지 않고, 반도체 제조 장치 및 액정 제조 장치와 같은 산업 기기나 프린터 등의 소비재를 포함하여, 액체를 토출하는 기구를 갖춘 장치에 널리 적용 가능하다. 본 발명의 일례로서, 광(자외선)의 조사에 의해 수지(임프린트 재료)를 경화시키는 UV-경화 유형 임프린트 장치에 본 발명을 적용한 예를 설명한다. 물론, 본 발명은 다른 파장 영역을 갖는 광 조사에 의해 수지를 경화시키는 임프린트 장치나, 다른 에너지(열 등)를 사용하여 수지를 경화시키는 임프린트 장치에 적용할 수도 있다.
임프린트 장치(100)는, 액체 토출 장치(10)를 통해 수지(임프린트 재료)(8)를 기판(4) 상에 토출(도포, 공급)하고, 토출된 수지(8)와 몰드(1)를 접촉시킨다. 이 상태에서, 조사 유닛(7)으로부터 자외선(9)을 수지(8)에 조사하여 수지(8)를 경화시킴으로써 패턴 전사를 실행한다. 미세한 요철 형상의 패턴이 몰드(1) 상에 형성되고, 몰드 패턴에 대응하는 소자 패턴이 기판(4) 상에 형성될 수 있다. 기판 스테이지(6)는 기판(4)을 보유 지지하면서 베이스 프레임(5) 상에서 이동가능하다. 몰드(1)를 상하 구동 시키는 몰드 구동 유닛(2)은 구조체(3)에 의해 보유 지지되고, 몰드(1)를 기판(4)에 근접시키고 수지(8)를 개재하여 몰드(1)를 기판(4)에 대해 가압하는 압인 동작을 실행한다. 몰드(1)의 상방에 배치된 조사 유닛(7)은 몰드(1)를 개재하여 수지(8)에 자외선(9)을 조사하여 수지(8)를 경화시킨다. 자외선(9)은 예를 들어 i-선 또는 g-선을 발생시키는 할로겐 램프 등의 광원일 수 있고, 조사 유닛(7)은 광원에 의해 발생된 광을 집광 및 성형하는 기능을 포함한다.
본 실시예의 임프린트 동작을 이후 설명한다. 기판(4)을 기판 스테이지(6)에 탑재한다. 기판(4)은 기판 스테이지(6)에 의해 액체 토출 장치(디스펜서)(10)의 토출 노즐(토출구)(11) 아래로 이동된다. 기판 스테이지(6)를 이동시키면서 토출 노즐(11)로부터 미리 정해진 양의 수지(8)를 토출하여, 기판(4) 상의 원하는 위치에 수지(8)를 토출한다. 이와 달리, 기판 스테이지(6)를 이동시키는 대신 액체 토출 장치(10)를 이동시켜서, 수지(8)를 기판(4) 상에 토출할 수 있다. 기판 스테이지(6)를 이동시키고, 수지(8)를 토출한 기판(4)의 부분을 몰드(1) 아래에 위치 설정한다. 그리고, 기판(4)과 근접한 상태로 되도록 몰드 구동 유닛(2)에 의해 몰드(1)를 아래로 이동시킨다. 이 상태에서, 도시되지 않은 정렬 스코프에 의해 몰드(1) 상의 마크 및 기판(4) 상의 마크를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 몰드(1)와 기판(4) 사이의 상대 위치 조정을 실행한다.
이어서, 몰드 구동 유닛(2)에 의해 몰드(1)를 기판(4)을 향해 추가로 아래로 이동시키고, 수지(8)와 몰드(1)의 패턴을 서로 접촉시킨다. 이 후, 조사 유닛(7)으로부터 자외선(9)을 조사하는 경우, 몰드(1)를 투과한 자외선(9)이 수지(8) 상으로 조사된다. 그리고 수지(8)의 광경화 반응이 개시되어 수지(8)가 경화된다. 마지막으로, 몰드 구동 유닛(2)에 의해 몰드(1)와 기판(4) 사이의 거리를 넓히고 이에 의해, 몰드(1)를 경화된 수지(8)로부터 분리한다(이형 동작). 이에 의해, 기판(4) 상에 패턴이 형성되고, 임프린트 동작이 이후 종료된다.
도 2는 본 실시에에서 액체 토출 장치(10)의 구성을 도시한다. 액체 토출 장치(10)는 토출 노즐(11), 수용실(12), 측정 유닛(20)을 포함한다. 수용실(12)의 내부에는, 수용실(12)의 내부를 2개의 공간으로 분할하는 분할 부재(14)가 설치된다. 도 2에서, 분할 부재(14)는 격벽 형상으로 형성되지만, 자루 형태로 형성될 수도 있다. 분할 부재(14)에 의해 분할된 2개 공간 중, 토출 노즐(11)과 연통하는 일 공간에 수지(제1 액체)를 충전한다. 이 공간을 수지 수용부(제1 챔버)(15)로 지칭한다. 토출 노즐(11)은 제어부(30)에 의해 제어되어 토출 노즐(11)로부터 수지(8)가 토출된다. 토출 노즐(11)은 잉크젯 기술을 사용한 노즐이 적합하다. 토출 노즐(11) 및 수용실(12)을 일체형으로 제공하는 것은 불필요할 수 있고, 단지 토출 노즐(11)이 수용실(12)에 대해 교환 가능한 방식으로 배치되는 것이 요구된다.
분할 부재(14)에 의해 분할된 수용실(12)의 두 개의 공간 중, 토출 노즐(11)과 연통하지 않는 다른 공간을 충전액 수용부(제2 챔버)(16)로 지칭한다. 충전액 수용부(16)는 충전액(제2 액체)으로 충전된다. 충전액으로서 종래의 노광 장치에 사용되는 냉각수 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 물에 방부제나 보습제를 첨가하여 형성된 액체를 사용할 수 있다. 충전액 수용부(16)는 연통 유닛(17)을 개재하여 충전액을 공급하는 공급 유닛(13)과 연통한다. 분할 부재(14)의 두께는 대략 10㎛ 내지 200㎛이다. 분할 부재(14)에 사용되는 재료로서, 예를 들어 알루미늄 다층 필름 등의 액체 및 기체 투과성이 적은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 공급 유닛(13)은 충전액의 탱크, 배관, 압력 센서, 펌프, 밸브 등으로 구성된다. 압력 센서, 펌프 및 밸브는 충전액 수용부(16)(제2 챔버)내의 충전액의 압력을 제어하기 위해 제어부(30)에 접속된다. 제어부(30)는 공급 유닛(13)로부터의 충전액의 공급을 제어함으로써 분할 부재(14)를 개재하여 간접적으로 수지 수용부(15) 내의 수지 압력을 제어한다. 따라서, 토출 노즐(11)에서의 토출 계면(메니스커스)의 형상을 안정화시켜, 재현성이 우수한 양호한 토출을 달성한다.
일련의 임프린트 시퀀스에 기초하여, 토출 노즐(11)로부터 수지(8)의 토출을 반복해서 실행하기 때문에, 수지 수용부(15) 내부의 수지가 감소되어, 가요성 분할 부재(14)가 변형 및 변위된다. 분할 부재(14)는 수지 수용부(15)의 체적이 감소하고, 충전액 수용부(16)의 체적이 증가함에 따라 변형 및 변위된다. 분할 부재(14)의 변위에 의존하여, 충전액이 충전액의 탱크로부터 충전액 수용부(16)로 공급된다. 임프린트 장치에 사용하는 수지에서, 이물질(미소 입자) 및 금속 이온의 함량은 최소 한계로 감소되어야 하고, 수지의 특성은 수지가 토출될 때까지 유지되어야 한다. 본 발명에 따르는 액체 토출 장치(10)는 수지 수용부(15)의 체적이 수지의 반복적인 토출에 따라 감소되기 시작하여 수지가 완전히 소비될 때까지의 전체 기간 동안 수지 수용부(15)의 외측으로부터 이격된 상태로 수지를 보유할 수 있다. 따라서, 수지는 외기 및 압력 센서와 같은 기기와 접촉하지 않는다. 따라서, 수지 수용부(15) 내에 밀봉된 초기 상태로 제어되는 수지 내의 이물질 및 금속 이온의 증가가 억제된다.
여기서, 분할 부재(14)에 발생된 구멍(파손)으로 인해 수지의 누설과 같은 비정상 상태가 발생하는 경우를 상정한다. 분할 부재(14)에 구멍이 발생하는 경우, 수지와 충전액은 대향 공간에서 서로 혼합된다. 결과적으로, 토출되는 수지의 품질이 현저하게 악화된다. 결국, 임프린트 장치에 의해 생산된 디바이스가 불량 제품이 된다. 이에 대응하기 위해, 본 발명은 분할 부재(14)에 파손이 발생하는 경우 분할 부재(14)의 파손을 검출하고 파손의 영향을 최소화하는 검출 기구를 제공하고, 도 3을 참조하여 이 기구를 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예에서는, 수지의 밀도보다 낮은 밀도의 액체를 충전액으로서 사용하도록 구성된다. 수지가 충전액에 침입하는 경우에도 수지와 혼합되지 않는 충전액을 사용하고, 수지 및 충전액은 혼재되는 경우 서로로부터 분리된다.
분할 부재(14)에 구멍(파손)이 발생하고, 수용실(12) 내측에서 수지 및 충전액이 대향 공간에서 혼합되는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 수지 수용부(15)의 공간에 침입한 충전액은 수지의 상층(24)(수용실(12)의 토출 노즐(11)에 반대측)에서 부상한다. 토출 노즐(11)이 수용실(12)의 아래 위치에 배치되기 때문에, 충전액이 수지에 혼합되는 경우에도, 충전액이 토출 노즐(11)로부터 즉시 토출되는 것이 방지된다. 반대로, 충전액의 밀도보다 큰 밀도의 수지가 충전액 수용부(16)에서 혼입되는 경우, 도 3의 우측 하부에 도시된 바와 같이, 수지는 충전액 수용부(16)의 일부분인 하부에 가라앉는다. 이러한 이유로, 충전액 수용부(16)의 내측의 하부에 존재하는 액체가 측정(검사)되는 측정 영역(22)(검사 영역)이 설치된다. 이는 측정 유닛(20)이 측정 영역(22)의 충전액을 측정하고 제어부(30)가 측정 유닛(20)으로부터의 측정 결과에 기초하여 분할 부재(14)의 파손 발생(비정상 상태)을 판정하는 것을 가능하게 한다.
수지 및 충전액은 서로 다른 액체이고, 상이한 굴절률(광학 특성)을 갖는다. 따라서, 측정 영역(22)에 존재하는 액체의 굴절률을 측정 유닛(20)으로 측정함으로써, 비정상 상태를 검출할 수 있다. 굴절률을 측정하는 측정 유닛(20)은 레이저 비임을 액체 내로 투광하여 삼각 측량을 적용한 방법으로 거리를 측정하는 센서(레이저 변위 센서)(23)를 포함할 수 있다. 측정 영역(22)에 타깃(21)으로 설정하고, 타깃(21)으로부터의 광을 수광하여 타깃(21)의 위치를 센서(23)로 측정한다. 센서(23)의 레이저 광로에 상이한 굴절률을 갖는 액체가 유입하는 경우, 측정 결과가 변한다. 추가로, 광학계를 사용한 센서의 예로서, 상이한 굴절률을 갖는 액체 사이의 계면에서 편향 각도를 측정하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 반사 거울 또는 프리즘을 측정 영역(22)에 배치할 수 있다. 또한, 광의 임계 각도를 측정하고 이에 의해 굴절률의 변화를 측정하도록, 측정 유닛(20)과 충전액 수용부(16) 사이의 분할 부재로서 유리 등의 투명한 부재를 사용하고, 측정 유닛(20)으로부터 충전액 수용부(16)를 항해 광을 비스듬히 투광하도록 구성될 수 있다. 굴절률과 관계없이, 수지 또는 충전액이 색을 갖거나, 이들 액체가 광의 투과율에 차이를 갖는 경우, 투광된 광의 세기의 변화를 측정하는 타입의 센서가 사용될 수 있다.
수지가 비전도성 액체이고 충전액이 전도성 액체인 경우, 측정 유닛(20)은 전극형 센서(25)를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 전극형 센서(25)는 교호식으로 배열된 두 개의 빗 형상 전극을 포함하고, 통상 시에는 이들 전극 사이에 전류가 도통하지 않지만, 도전성 액체가 이들 빗 치형부를 가로질러 존재하는 경우, 전류가 도통한다. 따라서, 전극들 사이에 전압이 인가되어 통상 시 전극이 도전성의 충전액과 접촉하는 동안 전류가 도통하지만, 전극형 센서(25)가 수지에 의해 포위되는 경우 저항값이 변하거나 전류가 차단된다. 물론, 수지가 도전성 액체이고 충전액이 비도전성 액체인 경우, 반대의 경우가 발생한다.
이들 센서는 수용실(12)의 내측에 배치될 수 있다. 특히, 충전액 수용부(16)에 센서를 배치하는 것이 바람직하다. 수용실(12)에 비정상 상태가 발생하지 않는 통상 시에는, 상술한 바와 같이 수지는 오염도가 매우 제어되는 액체이기 때문에, 비정상 상태 측정을 위해 사용되는 센서는 수지를 오염시키지 말아야 한다. 따라서, 센서가 오염에 대해 내성이 있는 충전액에 배치되는 경우, 센서에 부착된 미세한 먼지 또는 센서로부터의 미량의 용출물이 수지 수용부(15) 내의 수지에 침입하는 것을 방지할 수 있다.
센서(23)(측정 유닛(20))는 수용실(12)의 외측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 측정 유닛(20)은 수용실(12)의 외측에서 측정 영역(22)의 충전액을 측정하는 방식으로 임프린트 장치(100)에 배치된다. 이 경우, 수용실(12)에 측정용 창이 형성될 수 있다. 이 구성으로, 수용실(12)의 수지 수용부(15)과 충전액 수용부(16) 중 어느 한 곳으로부터 수지를 오염시키지 않고 비정상 상태를 측정할 수 있다. 수지가 광에 대해 반응하는 것을 방지하기 위해, 측정용 창의 주연부를 밀봉하여 광이 외부에서 진입하는 것을 차단하는 것이 바람직하다. 이와 달리, 자외선의 투과를 방지하는 부재를 사용하여 측정용 창을 형성하거나 자외선의 투과를 방지하는 필름을 측정용 창에 부착하도록 구성될 수 있다. 수용실(12)의 충전액 수용부(16) 측에 검사용 창이 배열되는 경우, 단지 자외선에 대한 차광 재료를 사용하여 분할 부재(14)를 형성하는 것이 필요하다. 광이 수지에 도달하지 않도록 측정용 창으로부터 진입하는 광을 차단하는 벽 구조가 충전액 수용부(16) 내측에 설치될 수 있다.
상술한 구성에서, 수지의 밀도보다 큰 밀도를 갖는 충전액이 채용될 수 있다. 이 경우, 수지 수용부(15)의 저부(수용실(12)의 토출 노즐(11)측)에 충전액이 수집되고, 수지는 충전액 수용부(16)의 상부에 존재한다. 따라서, 측정 유닛(20)이 충전액 수용부(16)의 상부에 배열될 수 있다. 수지 및 충전액이 동일한 밀도를 갖는 경우에도, 또는 수지 및 충전액이 서로 용해되는 액체인 경우에도, 수지 및 충전액이 서로 상이한 액체 특성을 갖는 한 비정상 상태를 측정할 수 있다. 구체적으로, 충전액의 액체 품질을 측정하여 액체 품질의 변화를 포착하고, 이에 의해 비정상 상태를 판정하도록 구성될 수 있다. 도 5에 도시된 예에서, 측정 유닛(20)은 액체 품질 센서(26)를 포함한다. 액체 품질 센서(26)로서, 액체의 이온 농도를 관찰할 수 있는 이온 센서, 액체의 도전성을 측정하는 비저항 센서가 적합할 수 있다. 임프린트 장치에 사용되는 수지는 금속 이온을 함유하지 않고 이온 농도는 최소 한계까지 감소되는 것이 바람직하다. 충전액이 이온을 함유한 재료로 형성되는 경우, 분할 부재(14)의 파손으로 인해 수지 수용부(15)의 수지가 충전액 수용부(16)로 누수되는 경우, 충전액의 이온 농도가 감소된다. 게다가, 점도 센서, 투명도 센서 및 이물질 계수기 등의 액체 품질의 측정을 위한 다른 센서가 채용될 수 있다. 이 경우, 예를 들어 수지(제1 액체) 및 충전액(제2 액체)은 상이한 점도 및/또는 상이한 투명도를 갖는다.
측정 유닛(20)으로부터의 계측 결과에 기초하여, 제어부(30)는 수지가 토출되어야 하는지 여부를 판정하고, 제어부(30)는 토출 노즐(11)로부터 수지가 토출되는 것을 정지시킬 수 있다. 또한, 제어부(30)는 임프린트 장치의 동작을 정지시키는 기구도 포함할 수 있다. 상술한 구성을 통해, 수용실(12)의 비정상 상태 측정은 임프린트 장치 및 액체 토출 장치가 작동하는 도중 항상 실행될 수 있다. 수용실(12)의 비정상 상태 측정은 항상이 아니라, 임프린트 장치의 전원 투입시, 수용실(12)의 교환시, 유지 보수시, 미리 정해진 횟수의 기판 처리 이후, 또는 규정된 시간이 경과한 이후와 같이 미리 정해진 시간 간격에서 순차적으로 실행될 수 있다. 비정상 상태가 검출되는 경우, 공급 유닛(13)은 충전액을 흡입하도록 동작할 수 있다. 이 동작에 의해, 음압이 수용실(12) 내측에 생성되고, 이에 의해 토출 노즐(11)로부터 액체의 비정상적인 누수를 방지한다. 상술한 구성에 의해, 수지와 충전액 사이의 혼합의 비정상 상태가 발생하는 경우, 임프린트 동작을 신속하게 정지하고, 따라서 연속하여 제조되는 디바이스의 불량을 방지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따르는 액체 토출 장치(10)의 실시예가 설명된다. 액체 토출 장치(10)는 충전액 수용부(16)의 충전액의 압력을 조정하도록 충전액 수용부(16)와 유체 연통하는 서브 탱크(탱크)(45)를 포함한다. 충전액 수용부(16)는 튜브일 수 있는 제1 유체 채널(40) 및 제2 유체 채널(41)을 통해 서브 탱크(45)와 연통한다. 액체 토출 장치(10)에서, 배출 노즐(11)에서의 수지(임프린트재)의 압력은 서브 탱크(45)의 충전액에 의해 조정된다. 본 실시예에 따르는 액체 토출 장치(10)는 토출 노즐(11) 외부로 액체가 의도하지 않게 누수되는 것을 방지하기 위해 수용실(12) 내측을 음압(대기압보다 낮은 상태)으로 유지한다.
서브 탱크(45)는 서브 탱크(45)의 액체 상부 수위를 검출하기 위한 센서(46) 및 서브 탱크(45)의 액체 하부 수위를 검출하기 위한 센서(47)를 포함한다. 서브 탱크(45) 내의 액체 수위는 센서(46) 및 센서(47)에 의해 검출된다. 서브 탱크(45)의 상부 수위 및 하부 수위를 검출하는 센서(46 및 47) 각각의 예는 광학 센서일 수 있다. 이와 달리, 각각의 센서(46 및 47)는 서브 탱크(45)에 제공된 전극을 포함하고 전극과 액체의 접촉으로 인한 활성화를 검출하는 유형의 센서일 수 있다. 이와 달리, 서브 탱크(45)의 수위는 정전 용량형 센서에 의해 검출될 수 있다. 이와 달리, 서브 탱크(45)에 제공된 부낭을 포함하고 부낭의 위치를 검출하는 센서가 채용될 수 있다.
서브 탱크(45)에는 주 탱크(50)와 연통하는 주 탱크 유체 채널(48)이 구비된다. 액체 공급 펌프(49)가 주 탱크 유체 채널(48)과 연통하여 연결된다. 액체 공급 펌프(49)는 평소에는 액체의 유동을 중단시킨 상태를 달성하는 정지 모드이다. 제1 유체 채널(40)과 연통하는 펌프(42)가 제공된다. 제2 유체 채널(41)과 연통하는 유체 채널 밸브(43)가 제공된다. 평소에, 펌프(42)의 유체 채널은 액체가 유동하게 되는 상태를 달성하기 위해 개방된다. 한편, 유체 채널 밸브(43)는 유체의 유동을 중단하기 위해 폐쇄된다.
액체 토출 장치(10)가 수지를 토출 노즐(11)로부터 토출하도록 동작하는 경우, 분할 부재(14)가 이동하고 충전액은 서브 탱크(45)로부터 수용실(12)로 제1 유체 채널(40)을 통해 흡입된다. 이에 따라, 서브 탱크(45) 내의 충전액의 액체 수위가 낮아진다. 서브 탱크의 액체 하부 수위를 검출하기 위한 센서(47)가 낮아진 액체 수위를 검출하는 경우, 충전액이 주 탱크(50)로부터 서브 탱크(45)까지 액체 공급 펌프(49)에 의해 공급된다. 서브 탱크(45)의 충전액의 액체 수위가 상승하고 서브 탱크(45)의 액체 상부 수위를 검출하기 위한 센서(46)가 상승된 액체 수위를 검출하는 경우, 액체 공급 펌프(49)의 액체 공급 동작이 정지된다. 서브 탱크(45)의 액체 수위는 이러한 구성에 따라 제어되고, 이에 의해 토출 노즐(11)의 메니스커스에서의 압력을 미리 정해진 범위 내로 제어한다. 압력 제어 방법은 헤드 차이를 사용하는 것으로 한정되지 않는 점에 유의해야 한다. 이와 달리, 서브 탱크(45)의 가스 압력을 제어하여 토출 노즐(11)의 메니스커스에서의 압력을 제어하는 구성이 채용될 수 있다.
제2 유체 채널(41)에 구성된 유체 채널 밸브(43)가 개방되고 제1 유체 채널(40)에 구비된 펌프(42)가 동작하는 경우, 서브 탱크(45)의 충전액은 제1 유체 채널(40)을 통해 충전액 수용부(16)로 공급되고, 이는 제2 유체 채널(41)을 통과하여 서브 탱크(45)로 복귀하는 순환 경로를 형성할 수 있다. 순환 경로에서의 충전액의 순환은 충전액 수용부(16)의 충전액이 서브 탱크(45)로 이동되는 것을 가능하게 한다. 순환 동작은 액체가 토출 노즐(11)로부터 토출되지 않는 시간 언제라도 실행되어야 하는 것이 바람직하다. 이와 달리, 순환 동작은 펌프(42)의 맥동이 제한되는 동안에 항상 실행될 수 있다.
본 개시 내용에서, 분할 부재(14)에서 발생되는 구멍(파손)으로 인해 수지의 누수와 같은 비정상 상태가 발생하는 것을 상정한다. 구멍이 분할 부재(14) 내에 발생된 경우, 경화되지 않은 수지(임프린트재) 및 충전액이 대향 공간에서 서로 혼합된다. 충전액 수용부(16)에서 혼합된 수지의 일부분은 순환 경로의 동작에 의해 서브 탱크(45)로 이동한다. 상술한 바와 같이 수지 및 충전액이 서로 혼합되지 않는 재료를 선택하는 경우, 두 개의 액체는 서브 탱크(45)에서 이격된 상태로 된다.
도 7a 내지 도 7c는 수지(61) 및 충전액(62)이 함께 존재하는 예를 도시한다. 수지는 낮은 비중을 갖고 수지(61)가 충전액(62) 상에 부유하는 상태를 상정한다. 물론, 수지가 큰 비중을 갖는 경우, 수지는 역으로 하부 층에 위치된다. 도 7a는 충전액 측정 유닛(60)이 서브 탱크(45)에 구비되는 구성의 예를 도시한다. 충전액 측정 유닛(60)에 대해 채용된 센서는 액체의 굴절률의 차이를 검출하는 것, 액체들 사이의 계면을 검출하는 것, 액체 색상을 검출하는 것, 액체 품질을 검출하는 것, 상술한 바와 같은 것 등 중에서 선택될 수 있다.
이와 달리, 도 7b에 도시된 바와 같이, 광학 센서 또는 정전 용량 센서와 같은 계면 검출 센서(63)가 두 개의 액체 사이의 계면을 검출하기 위해 서브 탱크(45)에 구비된다. 정상 모드에서, 충전액의 액체 수위는 충전액(62)의 계면에 의한 반사 신호에 의해 검출된다. 비정상 모드에서, 두 개의 신호, 즉 수지(61)와 공기 사이의 계면에 의한 반사 신호 및 수지(61)와 충전액(62) 사이의 반사 신호가 출력된다. 이에 따라 비정상 상태가 검출될 수 있다. 이와 달리, 도 7c에 도시된 바와 같이, 전극형 센서(64)가 서브 탱크에 구비될 수 있고, 두 개의 액체의 존재는 저항 차이에 의해 검출될 수 있다. 두 개의 액체의 상태는 서브 탱크의 액체 상부 수위를 검출하는 센서(46) 및 서브 탱크의 액체 하부 수위를 검출하는 센서(47)에 의해 검출될 수 있다. 주 탱크(50)로부터 서브 탱크(45)까지 충전액의 리필 도중, 액체 수위 검출 센서의 출력이 충전액 만의 정상 출력값과 상이한 경우, 두 개의 액체의 존재가 검출될 수 있다.
이와 달리, 도 8에 도시된 바와 같이, 서브 탱크(45)의 일부 또는 전부가 투명 부재(65)로 제조되고, 이에 의해 두 개의 액체의 존재가 시각적으로 확인될 수 있는 구성이 채용될 수 있다. 투명창 부분에 카메라 등의 기록 기구가 구비되어 연속적으로 모니터링하거나 기록할 수 있다.
[물품 제조 방법]
물품으로서 디바이스(반도체 집적 회로 디바이스, 액정 표시 디바이스, MEMS 등)의 제조 방법은 상술한 임프린트 장치를 사용하여 기판(웨이퍼, 유리판, 필름형 기판)에 패턴을 전사(형성)하는 단계를 포함한다. 본 제조 방법은 패턴이 전사된 기판을 에칭하는 단계를 포함할 수 있다. 패턴 형성된 매체(메모리 매체) 및 광학 디바이스와 같은 다른 물품을 제어하는 경우, 본 제조 방법은 에칭 단계 대신 패턴이 전사되는 기판을 가공하는 다른 단계를 포함할 수 있다.
본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형 및 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 액체 토출 장치이며,
    토출구로부터 토출되는 제1 액체를 수용하도록 구성된 제1 챔버 및 제2 액체를 수용하도록 구성된 제2 챔버로 분할 부재에 의해 분할되는 수용실,
    상기 제1 챔버에 수용된 상기 제1 액체의 감소에 따라 상기 제2 챔버에 상기 제2 액체를 공급하도록 구성된 공급 유닛, 및
    상기 제2 챔버로의 상기 제1 액체의 유동을 측정하도록 구성된 측정 유닛을 포함하고,
    상기 측정 유닛은, 상기 제2 챔버 내의 액체에 광을 투광하고, 상기 액체로부터 광을 수광하여 상기 액체의 광학 특성을 측정하고,
    상기 제2 챔버의 벽에서, 광이 상기 측정 유닛으로부터 투광되는 부분 및 상기 액체로부터 투과되는 부분의 각각은, 광이 투과되는 창으로서 형성되고,
    상기 광이 투광되는 부분 및 상기 광이 투과되는 부분을 제외한 상기 제2 챔버의 벽, 상기 제1 챔버의 벽, 및 상기 분할 부재는 차광 재료로 형성되는, 액체 토출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액체는, 상기 제1 액체가 상기 제2 챔버로 누수되는 경우 상기 제2 액체로부터 분리되는, 액체 토출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 액체는 상기 제2 액체보다 큰 밀도를 갖고,
    상기 측정 유닛은 상기 제2 챔버의 하부 위치에 존재하는 상기 제1 액체를 측정하는, 액체 토출 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 액체는 상기 제2 액체보다 낮은 밀도를 갖고,
    상기 측정 유닛은 상기 제2 챔버의 상부 위치에 존재하는 상기 제1 액체를 측정하는, 액체 토출 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액체는 상기 제2 액체와 상이한 굴절률을 갖고,
    상기 측정 유닛은 상기 제2 챔버 내의 상기 액체의 굴절률을 측정하는, 액체 토출 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액체는, 상기 제2 액체와 상이한 투과율을 갖고,
    상기 측정 유닛은 상기 제2 챔버 내의 상기 액체를 통해 투과된 광량을 측정하는, 액체 토출 장치.
  8. 액체 토출 장치이며,
    토출구로부터 토출되는 제1 액체를 수용하도록 구성된 제1 챔버 및 제2 액체를 수용하도록 구성된 제2 챔버로 분할 부재에 의해 분할되는 수용실,
    상기 제1 챔버에 수용된 상기 제1 액체의 감소에 따라 상기 제2 챔버에 상기 제2 액체를 공급하도록 구성된 공급 유닛, 및
    상기 제2 챔버로의 상기 제1 액체의 유동을 측정하도록 구성된 측정 유닛을 포함하고,
    상기 측정 유닛은, 상기 제2 챔버 내의 액체에 광을 투광하고, 상기 액체로부터 광을 수광하여 상기 액체의 광학 특성을 측정하고,
    상기 제2 챔버의 벽에서, 광이 상기 측정 유닛으로부터 투광되는 부분 및 상기 액체로부터 투과되는 부분의 각각은, 광이 투과되는 창으로서 형성되고,
    상기 광이 투광되는 부분 및 상기 광이 투과되는 부분을 제외한 상기 제2 챔버의 벽, 상기 제1 챔버의 벽, 및 상기 분할 부재는 차광 재료로 형성되고,
    상기 제1 액체는 상기 제2 액체와 상이한 도전성을 갖고,
    상기 측정 유닛은 상기 제2 챔버 내의 액체의 도전성을 측정하는, 액체 토출 장치.
  9. 액체 토출 장치이며,
    토출구로부터 토출되는 제1 액체를 수용하도록 구성된 제1 챔버 및 제2 액체를 수용하도록 구성된 제2 챔버로 분할 부재에 의해 분할되는 수용실,
    상기 제1 챔버에 수용된 상기 제1 액체의 감소에 따라 상기 제2 챔버에 상기 제2 액체를 공급하도록 구성된 공급 유닛, 및
    상기 제2 챔버로의 상기 제1 액체의 유동을 측정하도록 구성된 측정 유닛을 포함하고,
    상기 측정 유닛은, 상기 제2 챔버 내의 액체에 광을 투광하고, 상기 액체로부터 광을 수광하여 상기 액체의 광학 특성을 측정하고,
    상기 제2 챔버의 벽에서, 광이 상기 측정 유닛으로부터 투광되는 부분 및 상기 액체로부터 투과되는 부분의 각각은, 광이 투과되는 창으로서 형성되고,
    상기 광이 투광되는 부분 및 상기 광이 투과되는 부분을 제외한 상기 제2 챔버의 벽, 상기 제1 챔버의 벽, 및 상기 분할 부재는 차광 재료로 형성되고,
    상기 제1 액체는 상기 제2 액체와 상이한 점도를 갖고,
    상기 측정 유닛은 상기 제2 챔버 내의 액체의 점도를 측정하는, 액체 토출 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 공급 유닛은, 제2 챔버와 유체 연통하며 상기 제2 챔버에 공급되는 상기 제2 액체를 수용하도록 구성된 탱크를 포함하는, 액체 토출 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 액체는 제2 액체보다 큰 밀도를 갖고, 상기 측정 유닛은 상기 탱크의 하부 위치에 존재하는 상기 제1 액체를 측정하는, 액체 토출 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 액체는 상기 제2 액체보다 낮은 밀도를 갖고, 상기 측정 유닛은 상기 탱크의 상부 위치에 존재하는 상기 제1 액체를 측정하는, 액체 토출 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 측정 유닛은 상기 탱크 내에 존재하는 액체에 광을 투광하고, 상기 액체로부터 광을 수광하여 상기 액체의 광학 특성을 측정하는, 액체 토출 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 액체는 상기 제2 액체와 상이한 도전성을 갖고, 상기 측정 유닛은 상기 탱크 내에 존재하는 액체의 도전성을 측정하는, 액체 토출 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1 액체는 상기 제2 액체와 상이한 점도를 갖고, 상기 측정 유닛은 상기 탱크 내에 존재하는 액체의 점도를 측정하는, 액체 토출 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 측정 유닛으로부터의 검출 결과에 기초하여 상기 분할 부재 내의 파손을 판정하도록 구성된 제어부를 더 포함하고,
    상기 분할 부재 내에 파손이 발생한 것으로 판정되는 경우, 상기 제어부는 상기 제1 액체가 상기 토출구로부터 토출되는 것을 정지시키는, 액체 토출 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 측정 유닛으로부터의 검출 결과에 기초하여 상기 분할 부재 내의 파손을 판정하도록 구성된 제어부를 더 포함하고,
    상기 분할 부재 내에 파손이 발생한 것으로 판정되는 경우, 상기 제어부는, 상기 제2 챔버로부터의 상기 제2 액체를 상기 공급 유닛으로 흡입하여 상기 제1 챔버에 음압(negative pressure)을 생성하도록 상기 공급 유닛을 제어하는, 액체 토출 장치.
  18. 기판 상에 배치된 수지에 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
    상기 기판 상에 상기 수지를 제1 액체로서 토출하도록 구성된 액체 토출 장치를 포함하고,
    상기 액체 토출 장치는,
    토출구로부터 토출되는 제1 액체를 수용하도록 구성된 제1 챔버 및 제2 액체를 수용하도록 구성된 제2 챔버로 분할 부재에 의해 분할되는 수용실,
    상기 제1 챔버에 수용된 상기 제1 액체의 감소에 따라 상기 제2 챔버에 상기 제2 액체를 공급하도록 구성된 공급 유닛, 및
    상기 제2 챔버로의 상기 제1 액체의 유동을 측정하도록 구성된 측정 유닛을 포함하고,
    상기 측정 유닛은, 상기 제2 챔버 내의 액체에 광을 투광하고, 상기 액체로부터 광을 수광하여 상기 액체의 광학 특성을 측정하고,
    상기 제2 챔버의 벽에서, 광이 상기 측정 유닛으로부터 투광되는 부분 및 상기 액체로부터 투과되는 부분의 각각은, 광이 투과되는 창으로서 형성되고,
    상기 광이 투광되는 부분 및 상기 광이 투과되는 부분을 제외한 상기 제2 챔버의 벽, 상기 제1 챔버의 벽, 및 상기 분할 부재는 차광 재료로 형성되는, 임프린트 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 액체 토출 장치는, 상기 임프린트 장치의 전원 투입시, 상기 수용실의 교환시, 미리 정해진 개수의 기판에 패턴을 형성한 이후, 또는 규정된 시간이 경과한 이후 상기 분할 부재 내의 파손을 판정하도록 구성된 제어부를 포함하는, 임프린트 장치.
  20. 물품 제조 방법이며,
    제18항 또는 제19항에 따르는 임프린트 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 단계, 및
    상기 패턴이 형성된 상기 기판을 가공하여 상기 물품을 제조하는 단계를 포함하는, 물품 제조 방법.
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