KR102482141B1 - 토출 장치 및 임프린트 장치 - Google Patents

Abstract

액체 상태의 토출재를 토출하는 토출구를 갖는 토출 헤드; 토출재를 내부에 수용하고 토출 헤드와 연통하는 수용 용기; 및 수용 용기 내부의 압력을 부압으로 유지하는 압력 제어 유닛을 포함하는 토출 장치가 제공된다. 압력 제어 유닛은 통상 동작 시에는 상기 수용 용기에 제1 압력을 발생시키며, 상기 제1 압력은 토출구 내에 토출재의 메니스커스를 형성할 수 있다. 상기 압력 제어 유닛은 상기 수용 용기 내부의 압력이 제1 압력을 초과한 미리결정된 압력에 도달하는 경우에는 수용 용기 내부의 압력을 적어도 제1 압력까지 저하시킨다.

Description

토출 장치 및 임프린트 장치{EJECTION APPARATUS AND IMPRINT APPARATUS}

본 개시내용은, 토출 헤드로부터 액체 상태의 토출재를 토출하는 토출 장치 및 토출 장치를 포함하는 임프린트 장치에 관한 것이다.

일본 특허 공개 공보 제2015-092549호에는, 수용 용기 내부에 수용된 액체 또는 액체 상태의 토출재를 토출 헤드의 토출구로부터 토출하는 토출 장치로서, 수용 용기 내부의 압력을 제어하는 압력 제어 유닛을 포함하는 구성이 개시되어 있다.

본 개시내용은, 액체 상태의 토출재를 토출하는 토출구를 갖는 토출 헤드; 상기 토출재를 내부에 수용하고 상기 토출 헤드와 연통하는 수용 용기; 및 상기 수용 용기 내부의 압력을 부압으로 유지하는 압력 제어 유닛을 포함하는 토출 장치를 제공한다. 압력 제어 유닛은 통상 동작 시에는 상기 수용 용기에 제1 압력을 발생시키며, 상기 제1 압력은 토출구 내에 토출재의 메니스커스를 형성할 수 있다. 상기 압력 제어 유닛은 상기 수용 용기 내부의 압력이 제1 압력을 초과한 미리결정된 압력에 도달하는 경우에는 수용 용기 내부의 압력을 적어도 제1 압력까지 저하시킨다.

본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 임프린트 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 제1 실시형태에서의 토출 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 토출 헤드에서의 토출구 및 그 근방의 부분 확대도이다.
도 4는 토출 헤드로부터 토출재가 누출된 토출 장치의 상태를 도시하는 도면이다.
도 5는 토출 헤드로부터 누출된 토출재를 회수하는 상태를 도시하는 개략도이다.
도 6은 토출재를 회수하는 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 7은 제2 실시형태에서의 토출 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 8은 제3 실시형태에서의 토출 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 9는 제4 실시형태에서의 토출 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 10은 제5 실시형태에서의 토출 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 11은 제6 실시형태에서의 토출 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 12는 제7 실시형태에서의 토출 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 13은 제8 실시형태에서의 토출 장치의 구성을 도시하는 도면이다.

일본 특허 공개 공보 제2015-092549호에 개시된 토출 장치는, 토출구로부터의 토출재의 누출을 다루는 처리에 대해서는 고려하지 않는다. 따라서, 토출구로부터 누출되는 토출재에 의해 기판 또는 장치의 내부가 오염될 가능성이 있다.

이러한 관점에서, 본 개시내용은 토출 헤드의 토출구로부터 누출되는 토출재에 의한 오염을 억제할 수 있는 토출 장치 및 임프린트 장치를 제공한다.

이하, 도면을 참조하여 실시형태를 설명한다. 동일하거나 또는 동등한 구성요소에는 동일한 참조 부호를 부여해서 설명한다는 것에 유의한다. 또한, 실시형태에 기재되어 있는 구성 요소의 상대 위치, 형상 등은 예일뿐이다.

<<제1 실시형태>>

제1 실시형태에서는, 임프린트 장치 및 임프린트 장치에 사용가능한 토출 장치에 대해서 설명한다.

<임프린트 장치>

도 1은 본 실시형태에 사용가능한 임프린트 장치(101)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 임프린트 장치(101)는 반도체 디바이스 등의 각종 디바이스를 제조하기 위해 사용된다. 임프린트 장치(101)는 토출 장치(10)를 포함한다. 토출 장치(10)는 토출재(L1)(레지스트)를 기판(111) 상에 토출한다. 토출재(L1)는, 자외선(108) 등을 수광함으로써 경화하는 성질을 갖는 광경화성 수지이다. 토출재(L1)는, 반도체 디바이스 제조 공정 등의 각종 조건에 따라 적절히 선택된다. 광경화성 재료 대신에, 예를 들어 열경화성 레지스트가 토출재로서 사용될 수 있다. 또한, 임프린트 장치는 열에 의해 레지스트를 경화시켜서 임프린트 처리를 행하는 장치일 수 있다. 임프린트 장치에서는, 토출재(L1)는 임프린트재이다.

임프린트 장치(101)는, 이하의 일련의 처리를 포함하는 임프린트 처리를 행한다. 구체적으로는, 임프린트 장치(101)는, 토출 장치(10)에 의해 토출재(L1)를 기판(111) 상에 토출한다. 그리고, 임프린트 장치(101)는, 기판(111) 위에 토출된 토출재(L1)에 성형 패턴을 갖는 몰드(107)를 가압하고, 이 상태에서 광(자외선)을 조사하여 토출재(L1)를 경화시킨다. 그후, 임프린트 장치(101)는 경화된 토출재(L1)로부터 몰드(107)를 분리한다. 결과적으로, 몰드(107)의 성형 패턴이 기판(111) 상에 전사된다.

임프린트 장치(101)는, 광 조사 유닛(102), 몰드 보유지지 기구(103), 기판 스테이지(104), 토출 장치(10), 제어 유닛(16), 계측 유닛(122), 및 하우징(123)을 포함한다.

광 조사 유닛(102)은, 광원(109), 및 광원(109)으로부터 조사된 자외선(108)을 보정하는 광학 소자(110)를 갖는다. 일례에서, 광원(109)은 i선 또는 g선 파장의 광을 발생시키는 할로겐 램프이다. 자외선(108)은 몰드(다이)(107)를 통해서 토출재(L1)에 조사된다. 자외선(108)의 파장은 경화되는 토출재(L1)에 적합한 파장이다. 레지스트로서 열경화성 레지스트를 사용하는 임프린트 장치의 경우에는, 광 조사 유닛(102) 대신에, 열경화성 레지스트를 경화시키는 열원 유닛이 설치된다.

몰드 보유지지 기구(103)는 몰드 척(115) 및 몰드 구동 기구(116)를 갖는다. 몰드 보유지지 기구(103)에 의해 보유지지되는 몰드(107)는 직사각형 외주를 갖고, 기판(111)에 대향하는 그 면은 전사해야 할 회로 패턴 등의 3차원의 오목-볼록 패턴이 형성된 패턴부(107a)를 갖는다. 본 실시형태에서의 몰드(107)의 재료는 자외선(108)을 투과시킬 수 있는 재료이다. 일례에서, 석영이 사용된다.

몰드 척(115)은 진공 흡인 또는 정전기의 힘에 의해 몰드(107)를 보유지지한다. 몰드 구동 기구(116)는, 몰드 척(115)을 보유지지해서 이동시킴으로써 몰드(107)를 이동시킨다. 몰드 구동 기구(116)는, 몰드(107)를 -Z 방향(하방)으로 이동시킴으로써 몰드(107)를 토출재(L1)에 가압할 수 있다. 또한, 몰드 구동 기구(116)는, 몰드(107)를 +Z 방향(상방)으로 이동시켜서 몰드(107)를 토출재(L1)로부터 분리할 수 있다. 몰드(107)를 토출재(L1)에 가압하는 동작 또는 토출재(L1)로부터 몰드(107)를 분리하는 동작은, 기판 스테이지(104)를 +Z 방향으로 이동시킴으로써 또는 몰드(107)와 기판 스테이지(104)의 양쪽 모두를 서로에 대해 이동시킴으로써 실현될 수 있다는 것에 유의한다.

기판 스테이지(104)는, 기판 척(119), 기판 스테이지 하우징(120), 및 스테이지 기준 마크(121)를 갖고, X 방향 및 Y 방향으로 이동한다. 기판 스테이지에 의해 보유지지되는 기판(111)은 단결정 실리콘 기판 또는 실리콘 온 인슐레이터(silicon-on-insulator)(SOI) 기판이다. 기판(111)의 피처리면의 미리결정된 부분에는, 토출 장치(10)로부터 토출된 토출재(L1)의 패턴(토출재 패턴)이 형성된다.

기판 척(119)은 기판(111)을 진공 흡인 등에 의해 보유지지한다. 기판 스테이지 하우징(120)은, 기판 척(119)을 기계적인 유닛에 의해 보유지지하고 이를 X 방향 및 Y 방향으로 이동시킴으로써 기판(111)을 이동시킨다. 스테이지 기준 마크(121)는, 기판(111)과 몰드(107)의 얼라인먼트에서, 기판(111)의 기준 위치를 설정하기 위해서 사용된다. 일례에서, 기판 스테이지 하우징(120)의 액추에이터로서 리니어 모터가 사용된다. 대안적으로, 기판 스테이지 하우징(120)의 액추에이터는, 조동 구동계 및 미동 구동계 등의 복수의 구동계로 구성될 수 있다.

토출 장치(10)는, 토출 카트리지(100) 및 토출 카트리지(100)의 수용 용기(13) 내부의 압력을 제어하는 후술하는 압력 제어 유닛을 갖는다. 토출 카트리지(100)는, 토출재를 수용하는 수용 용기(13)(도 2 참조)와, 수용 용기(13)에 장착되는 토출 헤드(14)(도 2 참조)를 포함한다. 토출 장치(10)의 구성의 상세에 대해서는 후술한다.

계측 유닛(122)은, 얼라인먼트 계측기(127) 및 관찰 계측기(128)를 갖는다. 얼라인먼트 계측기(127)는, 기판(111) 상에 형성된 얼라인먼트 마크와 몰드(107)에 형성된 얼라인먼트 마크 사이의 X 방향 및 Y 방향의 오정렬을 계측한다. 관찰 계측기(128)는, 예를 들어 CCD 카메라 등의 촬상 장치이며, 기판(111)에 토출된 토출재(L1)의 패턴(토출재 패턴)을 촬상하고, 이를 화상 정보로서 제어 유닛(16)에 출력한다.

제어 유닛(16)은 임프린트 장치(101)의 구성 요소의 동작 등을 제어한다. 일례에서, 제어 유닛(16)은 CPU, ROM 및 RAM을 갖는 컴퓨터이다. 제어 유닛(16)은 회선을 통해서 임프린트 장치(101)의 구성 요소에 접속되고, CPU는 ROM에 저장된 제어 프로그램에 따라서 구성 요소의 구동을 제어한다. 제어 유닛(16)은, 계측 유닛(122)으로부터의 계측 정보에 기초하여, 몰드 보유지지 기구(103), 기판 스테이지(104) 및 토출 장치(10)의 동작을 제어한다. 제어 유닛(16)은, 임프린트 장치(101)의 다른 부분과 일체로 구성될 수 있거나, 임프린트 장치(101)와는 다른 장치로서 실현될 수 있다. 또한, 제어 유닛(16)은, 1대의 컴퓨터가 아니고, 복수대의 컴퓨터로 구성될 수 있다.

하우징(123)은, 기판 스테이지(104)가 적재되는 베이스 정반(124), 몰드 보유지지 기구(103)가 고정되는 브리지 정반(125), 및 베이스 정반(124)에 직립하여 제공되고 브리지 정반(125)을 지지하는 지주(126)를 포함한다. 임프린트 장치(101)는, 몰드(107)를 장치 외부로부터 몰드 보유지지 기구(103)에 반송하는 몰드 반송 기구(도시되지 않음), 및 기판(111)을 장치 외부로부터 기판 스테이지(104)에 반송하는 기판 반송 기구(도시되지 않음)를 더 포함한다.

<토출 장치의 구성>

도 2는, 임프린트 장치(101)에 제공되는 토출 장치(10)의 구성을 도시하는 도면이다. 토출 장치(10)는, 토출 카트리지(100)와, 토출 카트리지(100)의 내압을 제어하는 압력 제어 유닛을 갖는다. 토출 카트리지(100)는, 하우징(11)과 하우징(12)을 갖는 수용 용기(13)와, 토출 헤드(14)를 포함한다.

하우징(11)과 하우징(12)은 수용 용기(13)의 외피를 형성한다. 하우징(11)과 하우징(12)에는, 서로 대향하는 위치에 개구부가 형성된다. 하우징(11)의 개구부는 필름(1)에 의해 밀봉되어, 제1 액실(5)이 형성된다. 제1 액실(5)에는, 기판(111) 위에 토출되는 액체 상태의 토출재(L1)가 충전된다. 또한, 제1 액실(5)은 토출 헤드(14)를 통해서 외부 공간과 연통한다.

하우징(12)의 개구부는 필름(2)에 의해 밀봉되어, 제2 액실(6)이 형성된다. 제2 액실(6)에는 작동액(L2)이 충전되어 있다. 제2 액실(6)은, 공급관(23) 및 연통관(24)을 통해서 압력 제어 유닛에 포함되는 서브 탱크(저류 유닛)(26)에 연결되어 있다. 작동액은, 기체에 비하여, 외적인 온도 및 압력에 노출되는 결과로서의 밀도(체적)의 변화가 무시할 수 있을 만큼 작은 물질이다. 따라서, 토출 장치(10)의 주변 온도 또는 압력이 변화하는 경우에도, 작동액(3)의 체적은 거의 변화하지 않는다. 일례에서, 작동액(3)으로서, 물과 같은 액체 또는 겔 유사 물질로부터 선택되는 물질을 사용할 수 있다. 통상, 토출재의 밀도와 작동액의 밀도 사이의 차는, 토출재의 밀도와 기체의 밀도 사이의 차에 비하여 작다.

상술한 바와 같이, 수용 용기(13)의 내부 공간은, 가요성 격벽을 형성하는 필름(1)과 필름(2)에 의해 제1 액실(5)과 제2 액실(6)로 분할되어 있다. 부가적으로, 필름(1)의 주연부와 필름(2)의 주연부 사이에는 환상 필름간 플레이트(7)가 스페이서로서 제공되어 있고, 이 플레이트에 의해 필름(1)과 필름(2) 사이에는 액체 및 공기가 유동할 수 있는 필름간 공간(4)이 형성된다. 필름(1) 및 필름(2)은 10 내지 100 마이크로미터의 두께를 갖는 박막이다. 필름(1) 및 필름(2)의 재료는, 가요성을 가지며, 또한 토출재 및 작동액에 대하여 내성이 있는 재료이면 된다. 일례에서, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등의 재료가 사용될 수 있다. 한편, 본 실시형태에서는 2매의 필름(1 및 2)이 사용되지만, 1매의 가요성 필름이 가요성 격벽으로서 사용되어 수용 용기의 내부 공간을 분할할 수 있다.

한편, 토출 헤드(14)는, 상술한 수용 용기(13)의 저부에 제공되고, 제1 액실(5)과 연통하고 있다. 도 3은, 토출 헤드(14)에서의 토출구(15) 및 그 근방의 부분 확대 단면을 나타낸다. 토출 헤드(14)에는, 1인치당 500 내지 1000개의 토출구 밀도로 토출구(15)가 형성된다. 토출구(15)를 위해 개별적으로 제공되는 압력실(19) 각각에는 토출 기구(도시되지 않음)가 설치되어 있다. 토출 기구는, 예를 들어 압전 소자 또는 발열 소자(도시되지 않음) 등이다. 토출 기구는, 압력실(19)에 공급되는 토출재(L1)에 압력, 진동 또는 열 등의 에너지를 가함으로써, 토출구(15)로부터 토출재(L1)를 토출할 수 있다. 토출 기구는, 토출재(L1)를 미세 액적, 예를 들어 1pL 액적 등의 형태로 토출하는 에너지를 발생시킬 수 있으면 된다.

각 압력실(19)은 공통 액실(20)과 연통하며, 그 공통 액실(20)은 수용 용기(13)의 제1 액실(5)과 연통한다. 토출구(15)로부터 토출되는 토출재(L1)는, 수용 용기(13)로부터 공통 액실(20)을 통해서 압력실(19)에 공급된다. 토출 헤드(14)는, 제1 액실(5)과의 사이에 토출재(L1)의 유동을 제어하는 제어 밸브를 갖지 않는다. 그 때문에, 수용 용기(13) 내부의 압력은, 토출구(15) 외부의 공기 압력(대기압)보다 낮은 압력(부압)이 되게 제어된다. 이 부압 제어의 결과로서, 각 토출구(15) 내의 토출재는, 토출구(15)의 최하단부(토출구(15)의 개구부 근방)에 메니스커스(17)를 형성하고 따라서 토출에 적합한 상태가 된다. 이는 예기치 않은 타이밍에 토출재(L1)가 토출구(15)로부터 누출(적하)하는 것을 억제할 수 있다. 본 실시형태에서는, 수용 용기(13)의 내압은 대기압보다 0.3 내지 0.5 kPa만큼 낮은 압력(부압)이 되게 제어된다. 토출 헤드(14)는, 토출구(15)의 개구부가 형성되는 토출구면(15a)과 피토출물인 기판(111) 사이의 연직 방향의 거리가 500 um 이하인 위치에 배치된다.

이상의 구성에 의해, 제1 액실(5)과 제2 액실(6) 사이에 내압 차가 발생하는 경우, 가요성을 갖는 필름(1)과 필름(2)은 양쪽 모두 낮은 압력을 갖는 측을 향해 이동하고, 내압 차가 사라지는 지점에서 이동을 정지한다. 이 이동은 내압 차가 발생할 때마다 반복된다. 이는, 제1 액실(5)과 제2 액실(6)이 항상 내압이 동등한 상태에서 유지될 수 있게 한다.

이제 더 구체적으로 설명한다. 토출 헤드(14)로부터 토출재(L1)가 토출됨에 따라, 제1 액실(5) 내부의 용적이 감소하고, 감소한 용적에 대응하는 양만큼 제1 액실(5)의 내압이 저하된다. 이때 필름(2)이 이동하지 않는 경우, 제2 액실(6) 내부의 용적은 변화하지 않아, 제2 액실(6)의 내압은 제1 액실(5)의 내압보다 높아진다. 그러나, 본 실시형태에서는, 필름(1)과 필름(2)은 양쪽 모두 가요성이다. 따라서, 제1 액실(5)의 용적이 감소함에 따라, 필름(2)은 감소된 용적에 대응하는 양만큼 필름(1)과 함께 제1 액실(5)을 향해 이동한다. 이와 동시에, 작동액(L2)은 연통관(24)을 통해서 서브 탱크(26)로부터 제2 액실(6) 내로 흡인된다. 그 결과, 제1 액실(5)과 제2 액실(6)의 내압은 다시 동등해지고 평형 상태에 도달한다. 본 실시형태에서는, 필름(1)과 필름(2)은 필름(1) 및 필름(2)의 원활한 동시 이동을 위해 용접 등에 의해 서로 부분적으로 연결되어 있다.

또한, 필름(1)과 필름(2)에는 전술한 바와 같이 폴리테트라플루오로에틸렌계 재료가 사용될 수 있지만, 이들은 다른 재료로 이루어질 수 있다. 폴리테트라플루오로에틸렌계 필름의 경도는 높고, 이를 얇은 형상으로 형성하는 것도 기술적으로 어렵다. 이러한 관점에서, 필름(1)에는 토출재(L1)에 대하여 내성이 있는 PTFE와 같은 재료를 사용할 수 있으며, 한편 필름(2)에는 작동액(L2)에 대하여 내성이 있는 재료, 예를 들어 나일론계 연질 재료를 사용할 수 있다. 또한, 필름(1)은 얇게 형성될 수 있으며, 필름(1)보다 두꺼운 필름(2)이 사용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 2매의 필름(1 및 2)으로서 상이한 재료로 이루어지며 및/또는 상이한 두께를 갖는 필름을 사용함으로써, 필름 전체의 강성이 낮아진다. 따라서, 토출재(L1)의 토출에 응답한 필름(1) 및 필름(2)의 이동이 더 원활해진다. 이밖에, 토출재(L1)를 보호하기 위해서, 필름(1)의 두께를 필름(2)의 두께보다 두껍게 할 수 있다. 이것에 의하면, 토출재(L1)를 더 확실하게 보호하면서도 필름(1) 및 필름(2)의 원활한 이동이 가능해진다.

이어서, 수용 용기(13)의 내압을 제어하는 압력 제어 유닛에 대해서 설명한다. 압력 제어 유닛은, 서브 탱크(26), 연통관(24), 공급관(23), 제1 내지 제4 제어 밸브(73, 21, 72, 및 31), 송액 펌프(22 및 32), 메인 탱크(34), 제1 배출관(70), 제1 배출 펌프(부압 발생 유닛)(71) 등을 포함한다. 서브 탱크(26)는, 작동액(L2)을 저류할 수 있도록 구성되며, 연통관(24) 및 공급관(23)을 통해서 제2 액실(6)에 접속되어 있다. 연통관(24)의 중간 부분에는, 개폐 가능하며 제2 액실(6)과 서브 탱크(26) 사이의 연통을 가능하게 하는 것과 차단하는 것 사이에서 전환되는 제1 제어 밸브(제1 밸브)(73)가 제공된다.

공급관(23)에는, 송액 펌프(22)가 제공되며, 개폐 가능하고 송액 펌프(22)와 제2 액실 사이의 연통을 가능하게 하는 것과 차단하는 것 사이에서 전환되는 제어 밸브(21)도 제공된다. 또한, 제2 제어 밸브(21)와 제2 액실(6) 사이에서 공급관(23)의 일부에는 제1 배출관(70)의 일단부가 연결되어 있다. 제1 배출관(70)의 타단부는 제1 폐액 용기(69)에 연결되어 있다. 제1 배출관(70)에는, 제1 배출 펌프(71)와 제3 제어 밸브(제2 밸브)(72)가 제공된다. 제3 제어 밸브(72)는, 개폐 가능하며 공급관(23)과 제1 배출 펌프(71) 사이의 연통을 가능하게 하는 것과 차단하는 것 사이에서 전환되는 밸브이다. 제어 유닛(16)(도 1)은, 본 실시형태에서의 압력 제어 유닛에서의 제1 내지 제4 제어 밸브(73, 21, 72, 및 31), 송액 펌프(22 및 32), 제1 및 제2 배출 펌프(9 및 71) 등의 구동을 제어한다.

본 실시형태에서는, 각 토출구(15)에서의 토출에 적합한 메니스커스를 형성하기 위한 부압(제1 압력)을 수용 용기(13)에 발생시키는 제1 압력 제어 유닛은, 서브 탱크(26), 연통관(24), 및 제1 제어 밸브(제1 밸브)(73)를 포함한다. 또한, 제1 압력보다 낮은 압력(제2 압력)을 수용 용기(13)에 발생시키는 제2 압력 제어 유닛은, 제1 배출 펌프(71), 제1 배출관(70), 제3 제어 밸브(제2 밸브)(72)를 포함한다.

또한, 토출 장치(10)에는, 수용 용기(13)에 제공된 전술한 필름(1) 또는 필름(2)의 일부가 파손되고, 토출재(L1) 또는 작동액(L2)이 이러한 파손된 부분으로부터 필름간 공간(4) 내로 누출되는 경우에, 이 파손 및 누출을 검출하는 파손 검출 기구(파손 검출 유닛)가 제공된다. 파손 검출 기구는, 수용 용기(13)의 필름간 공간(4)에 일단부가 연결된 제2 배출관(8), 제2 배출관(8)에 제공된 제2 배출 펌프(9) 및 누출 센서(3), 및 제2 폐액 용기(30)를 포함한다.

제2 배출 펌프(9)는, 토출 장치(10)가 토출 동작을 행하는 동안에, 상시 작동하고 있어, 필름간 공간(4)의 공기를 흡인한다. 따라서, 필름(1) 또는 필름(2)이 파손되고 필름간 공간(4) 내로 토출재(L1) 또는 작동액(L2)이 누출되는 경우, 누출된 액체는 제2 배출관(8) 내로 흡인된다. 누출 센서(3)는, 이렇게 흡인된 토출재(L1)와 작동액(L2)의 양쪽 모두를 검출할 수 있으며, 이에 의해 필름(1) 및 필름(2)의 파손을 검출할 수 있다. 필름(1 또는 2)의 파손이 검출되는 경우에는, 토출 장치(10) 및 임프린트 장치(101)의 동작은 정지된다는 것에 유의한다.

또한 토출 장치(10)에는 기판(111)의 상면을 촬상하는 카메라(74)가 제공된다. 이 카메라(74)에 의해, 기판(111) 위에 부여되어 있는 토출재(L1)의 위치를 특정하고 토출재(L1)의 상태를 확인할 수 있다. 또한, 카메라(74)에 의해 촬상된 화상에 기초하여, 어느 토출구(15)로부터 토출재(L1)가 누출되었는지를 검출하는 것도 가능하다. 또한, 토출 장치(10)에는, 서브 탱크(26) 내에 공급되는 작동액(L2)이 서브 탱크(26)의 수용 용적을 초과하고 흡기관(25)을 통해 누출된 것을 검출하는 만수 센서(full-level sensor)(28)가 제공된다. 또한, 서브 탱크(26)에는, 서브 탱크(26) 내부에 저류되어 있는 작동액(L2)의 액면의 위치를 검출하는 액체 레벨 센서(41)가 제공된다. 제어 유닛(16)의 CPU는, 액체 레벨 센서(41), 만수 센서(28), 누출 센서(3), 카메라(74) 등으로부터의 출력 결과에 기초하여 구성요소의 구동을 제어한다는 것에 유의한다.

<토출 장치의 동작>

상기 구성을 갖는 토출 장치(10)에서, 서브 탱크(26)는 도 2에 도시한 바와 같이 대기 연통관인 흡기관(25)을 통해서 대기와 연통하고 있기 때문에, 서브 탱크(26)의 내압은 대기압과 동등하다. 토출구(15)로부터의 토출재(L1)의 누출이 검출되지 않는 통상 동작 시에는, 제1 제어 밸브(73)는 개방 상태에 있다. 따라서, 서브 탱크(26)와 제2 액실(6)이 서로 연통하는 연통관(24)에는 작동액(L2)이 충전되고, 서브 탱크(26)에는 작동액(L2)이 저류되어 있다.

서브 탱크(26) 내부의 작동액(L2)의 연직 방향에서의 액면 위치(이하, "액면 레벨"이라고도 칭함)는 토출 헤드(14)의 토출구(15)보다 ΔH만큼 낮은 위치에 설정되어 있다. 이 ΔH(수두차)의 값은, 토출재(L1)의 메니스커스(17)를 각각의 토출구 내의 토출에 적합한 위치에 유지하도록 설정된다. 구체적으로는, 토출구(15)로부터 외부로 토출재(L1)가 누출 또는 적하되는 것을 방지하거나, 또는 메니스커스(17)가 과도하게 안측을 향해(예를 들어, 공통 액실 근방으로) 인입되는 것을 방지하도록, 수두차(ΔH)의 값이 설정된다. 더 구체적으로는, 제2 액실(6)의 내압이 대기압보다 0.40±0.04 kPa만큼 낮아질 수 있도록, 수두차(ΔH)의 값을 40±4 mm로 설정한다. 상기 값은 일례라는 것에 유의한다. 수두차(ΔH)의 값은, 토출구(15)의 직경 및 토출재의 물성(예를 들어, 밀도, 점도 등)에 따라서 적절히 설정될 필요가 있다.

본 실시형태의 토출 장치(10)는, 토출 헤드(14)의 각 토출구(15)로부터, 1회의 토출 동작에 의해 약 1 피코리터(pL) 이하의 액량을 토출할 수 있는 임프린트 장치에 사용되는 토출 장치인 것으로 상정된다. 토출재(L1)는 임프린트재이며, 물과 실질적으로 동등한 밀도를 갖는다. 또한, 토출구(15)의 직경은 약 10 마이크로미터(μm)이다. 이러한 조건을 고려하여, 수두차(ΔH)의 값은 40 mm±4 mm로 설정된다.

여기서, 일부 토출 헤드는 약 수십 μm의 토출구 직경을 가지므로 해상도가 낮고, 다양한 물성을 갖는 토출재가 존재한다. 따라서, 수두차(ΔH)의 수치는 토출 장치가 사용되는 장치에 따라 변경될 필요가 있다.

서브 탱크(26)의 측면에 제공된 액체 레벨 센서(41)에 의해 검출된 액면의 레벨이 기준 액면 레벨(토출구(15) 아래 40 mm 레벨)로부터 ±4 mm의 범위를 초과하는 경우, 서브 탱크(26) 내부의 작동액(L2)을 보정하는 시퀀스가 행하여진다. 예를 들어, 토출 장치(10)가 토출 동작을 행하고, 따라서 토출 카트리지(100) 내의 토출재(L1)를 소비함에 따라, 서브 탱크(26)의 작동액(L2)이 소비된 체적에 대응하는 양으로 펌핑되어, 서브 탱크(26) 내부의 액면은 하강한다. 서브 탱크(26) 내부의 액면이 하강하면 수두차(ΔH)가 증가한다. 여기서, 수두차(ΔH)가 과도하게 증가하는 경우, 수용 용기(13)의 부압이 과도하게 증가하고, 이는 토출구(15)로부터 외기가 흡인될 가능성을 초래한다.

따라서, 도 2에 도시되는 토출 장치(10)에서는, 서브 탱크(26) 내의 액면을 서브 탱크(26)의 측면에 제공된 액체 레벨 센서(41)로 계측하고, 액면이 미리결정된 범위(본 경우에는 4 mm)를 초과해서 저하되는 경우에는, 서브 탱크(26) 내에 작동액(L2)을 공급하는 시퀀스가 행하여진다. 구체적으로는, 송액 펌프(32)와 제4 제어 밸브(31)를 구동하여, 메인 탱크(34)로부터 서브 탱크(26)에 작동액(L2)을 공급한다. 한편, 서브 탱크(26) 내의 액면이 미리결정된 범위를 초과해서 상승하는 경우에는, 서브 탱크(26)로부터 메인 탱크(34)로 작동액(L2)을 복귀시킨다. 이에 의해, 서브 탱크(26) 내부의 액면은 원하는 범위 내가 되도록 제어(소위 "액면 조정 기능")된다.

또한, 누출(누액)이 검출되지 않는 통상 동작 시에는, 제3 제어 밸브(72)가 폐쇄되고 제2 제어 밸브(21)가 개방된 상태에서 송액 펌프(22)를 동작시킨다. 결과적으로, 서브 탱크(26) 내의 작동액(L2)이 제2 제어 밸브(21)를 통해서 제2 액실(6)에 공급되는 한편, 제2 액실(6) 내의 작동액(L2)은 제1 제어 밸브(73)를 통해서 서브 탱크(26)에 공급된다. 즉, 송액 펌프(22)를 동작시킴으로써 서브 탱크(26)와 제2 액실(6) 사이에서 작동액(L2)이 순환된다. 이 순환 동작은, 제2 액실(6), 연통관(24) 및 공급관(23)에 포함되어 있는 공기를 서브 탱크(26) 내로 배출할 수 있게 한다.

전술한 바와 같이, 도 1에 도시하는 토출 장치(10)에서는, 2매의 가요성 필름(1 및 2)에 의해 제1 액실(5) 및 제2 액실(6)이 분리된다. 필름(1) 및 필름(2)이 서로 독립적으로 변형될 수 있는 경우, 서브 탱크(26) 내부의 액면 레벨을 조정하기 위한 시도가 이루어질 수 있지만, 토출 헤드(14) 내부의 압력은 제어될 수 없다. 예를 들어, 서브 탱크(26) 내부의 액면을 토출구(15)보다 낮은 레벨로 제어하기 위한 시도는 결국 액실(6)의 내압이 대기압과 동등해질 때까지 필름(2)만이 도 2에 도시된 +X 방향으로 이동하게 한다. 결과적으로, 작동액(L2)은 제2 액실(6)로부터 서브 탱크(26) 내로 많은 양이 유출되고, 서브 탱크(26)의 흡기관(25)으로부터 작동액(L2)이 넘친다. 대안적으로, 서브 탱크(26) 내부의 액면을 조정하는 액면 조정 기능에 의해 서브 탱크(26)로 복귀된 작동액(L2)의 부분은 메인 탱크(34)로 보내진다. 어느 경우에도, 최종적으로는 제2 액실(6)의 작동액은 사라지고, 필름(2)은 하우징(12)의 벽면에 달라붙게 될 것이다.

그러나, 본 실시형태에서는, 필름(1)과 필름(2)이 동시에 이동하여, 제1 액실(5)과 제2 액실(6)의 내압이 동등해지게 유지된다. 따라서, 제2 액실(6) 내부의 압력을 제어함으로써, 제1 액실(5) 및 제1 액실(5)과 연통하는 토출구(15) 내부의 압력은 적절한 압력이 되도록 제어될 수 있다. 구체적으로는, 서브 탱크(26) 내부의 작동액(L2)의 액면과 토출구(15) 사이에 수두차(ΔH)를 제공함으로써, 각 토출구에서의 토출에 적합한 메니스커스(17)를 형성할 수 있다.

여기서, 수용 용기(13)에 연통관(24) 및 공급관(23)이 연결될 때 수용 용기(13) 내로 공기가 혼입되는 경우가 있다. 또한, 노화 등에 의해 수용 용기(13)와 그 배관 사이의 연결부에 형성되는 작은 간극을 통해 제2 액실(6) 내로 공기가 혼입되는 경우가 있다. 공기가 상술한 바와 같이 제2 액실(6) 내로 혼입되고 작동액(L2) 내부에 기포를 형성하는 경우, 제1 액실(5) 내부의 압력은 적절히 제어될 수 없는 경우가 있다. 예를 들어, 공기가 제2 액실(6) 내로 혼입되는 경우, 제1 액실(5) 및 제2 액실(6)의 내압이 부압으로부터 정압으로 변화하여, 토출재(L1)가 토출구(15)로부터 누출되게 하는 경우가 있다.

도 4는, 토출구(15)로부터 액체가 누출된 경우의 본 실시형태의 토출 장치(10)의 상태를 도시하는 도면이다. 전술한 바와 같이, 통상의 토출 동작 시에는, 제1 액실(5)의 내압을 대기압보다 0.40 ± 0.04 kPa만큼 낮은 값으로 설정하기 위해서, 토출구(15)와 서브 탱크(26) 사이의 수두차(ΔH)가 40±4 mm가 되도록 제어된다.

그러나, 연통관(24), 공급관(23), 또는 제2 액실(6) 내에 기포가 혼입되는 경우, 토출구(15) 각각에 형성된 메니스커스(17)가 붕괴될 수 있고, 도 4에 도시한 바와 같이 토출구(15)로부터 기판(111) 상으로 토출재(L1)가 누출할 수 있다.

이를 해결하기 위해서, 본 실시형태에서는, 토출 헤드(14) 옆에 제공된 카메라(74)에 의해 기판(111)의 상부를 촬상하여, 토출구(15)로부터 기판(111) 위로 토출재(L1)가 누출되었는지의 여부를 검출한다. 여기에서는, 토출재(L1)의 누출을 검출하기 위해서 누출 검출 유닛으로서 카메라(74)를 사용하는 예를 나타내고 있지만, 다른 센서를 사용해서 토출재(L1)가 누출된 상태를 검출하는 것이 가능하다. 예를 들어, 토출 헤드(14)의 표면에 제공된 누출(누액) 센서를 사용하거나 또는 토출 헤드(14)에 내장된 압전 소자로부터의 역기전력 신호를 검출하는 신호 검출 유닛을 사용해서 누출을 검출하는 것이 가능하다. 대안적으로, 하우징(12) 등에 제공된 압력 센서를 사용하여 누출(누액)을 검출할 수 있다. 토출 장치(10)는 상기 누출 검출 유닛 중 하나를 포함하면 된다.

이하, 토출재(L1)의 누출이 검출되는 경우에 실행되는 처리에 대해서 설명한다. 카메라(74) 등의 누출 검출 센서가 토출구(15)로부터의 토출재(L1)의 누출(누액)을 검출하는 경우, 제1 제어 밸브(73)를 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 전환하고, 서브 탱크(26)로부터 제2 액실(6) 내로의 작동액(L2)의 공급을 정지시키는 처리를 행한다.

그 후, 제2 제어 밸브(21)는 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 전환되고, 제3 제어 밸브(72)는 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 전환되며, 제1 배출 펌프(71)가 구동된다. 제1 배출 펌프(71)는, 제1 배출관(70)과 공급관(23) 사이의 연결부로부터 제1 폐액 용기(69) 내로 작동액(L2)을 흡인하여 제2 액실(6)의 내압을 제어한다. 구체적으로는, 대기압에 대하여 -0.40 kPa 미만 -3 kPa 이상의 압력이 되도록 부압을 제어한다. -0.40 kPa 미만의 압력은, 통상의 토출 동작 시에, 서브 탱크(26) 내부의 액면과 토출구(15) 사이의 수두차(ΔH)에 의해 제1 및 제2 액실(5 및 6)에서 발생되는 압력(부압)보다 낮은 압력(더 큰 부압)이다. 즉, 대기압에 대하여 -0.40 kPa 미만의 압력은, 각각의 토출구(15)에서의 토출에 적합한 메니스커스(17)를 형성 및 유지하는 압력(부압)보다 낮은 압력(더 큰 부압)을 의미한다. 또한, 대기압에 대하여 -3 kPa 이상인 압력은, 토출구(15)로부터 공기가 도입되지 않는 압력을 의미한다.

제1 액실(5)의 내압을 상기와 같은 압력이 되도록 제어함으로써, 도 5에 도시한 바와 같이, 기판(111) 상에 누출된 토출재(L1)(누출된 액체)를 토출구(15)로부터 흡인 및 회수할 수 있다. 토출재(L1)를 회수하는 동작 동안, 기판(111) 상으로 누출된 토출재(L1)가 불필요한 부분에 부착되는 것을 방지하기 위해서, 토출 장치(10) 및 기판 스테이지(104)의 이동을 정지시키는 것이 바람직하다.

여기서, 기판(111) 상으로 누출된 토출재(L1)를 흡인 및 회수하기 위한 흡인 유닛으로서 토출 헤드(14)가 사용되는 예를 나타냈다. 그러나, 토출 헤드(14)의 것 이외의 흡인 노즐(도시되지 않음)이 토출 헤드(14)의 근방에 제공되고 토출재(L1)를 흡인 및 회수할 수 있다. 또한, 누출(누액)을 검출했을 경우에는, 토출 장치(10)의 주위에 제공되어 있는 열 배기 기구(도시되지 않음)로부터의 열 배기를, 토출 장치의 주위에 제공되어 있는 유기 배기 기구(도시되지 않음)로부터의 유기 배기로 전환되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 누출(누액)에 의해 발생한 악취가 주위로 확산되는 것을 방지할 수 있어, 토출 장치(10) 주위의 작업 환경을 향상시킬 수 있다.

기판(111) 상으로 누출된 토출재(L1)를 토출구(15)로부터 흡인 및 회수한 후, 도시되지 않은 승강 기구에 의해 토출 카트리지(100)의 위치를 연직방향 상방(+Z 방향)으로 이동시킴으로써 토출 헤드(14)의 토출구면과 기판(111) 사이의 거리를 확장하는 처리를 행한다. 이 처리에 의해, 기판(111)과 토출 헤드(14)의 토출구면 사이의 간극에 잔류하고 있는 토출재(L1)는 모관력에 의해 기판(111) 상에 습윤되어 확산되는 것이 방지된다. 흡인 회수 후에 토출 헤드(14)의 토출구면과 기판(111) 사이의 거리를 확장하는 방법으로서, 기판 스테이지(104)가 연직방향 하방(-Z 방향)으로 이동되는 방법이 대안적으로 채용될 수 있다는 것에 유의한다.

상술한 바와 같이 토출 헤드(14)와 대향하는 위치에 누출된 토출재(L1)의 흡인 회수가 종료된 후, 카메라(74) 등의 누출 검출 유닛에 의해 기판(111) 상의 다른 영역(들) 상으로 토출재(L1)가 누출되었는지의 여부가 더 검출된다. 여기서, 토출재(L1)의 누출이 검출되는 경우에는, 누출된 토출재(L1) 바로 위에 토출구(15)를 위치시키도록 토출 헤드(14)가 이동된다. 이 이동은 기판(111)에 대하여 카트리지(100)를 이동시킴으로써 행해진다. 대안적으로, 기판 스테이지(104)와 함께 기판(111)을 이동시킴으로써 이동이 행해질 수 있다.

그 후, 기판(111)과 토출구(15)는 서로 더 가까워진다. 기판(111)과 토출구(15) 사이의 거리는 500 um 이하인 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써 기판(111) 상으로 누출된 액체를 흡인하고 회수하는 것이 가능해진다.

여기에서는, 카메라(74)가 누출(누액)이 발생한 영역을 식별하는 예를 설명하였다. 그러나, 영역은 반드시 식별될 필요는 없다는 것에 유의한다. 토출구(15)는 기판(111)의 전체면 위로 이동되어 누출된 토출재(L1)를 순차적으로 흡인하고 회수할 수 있다. 대안적으로, 카메라(74)는 다른 위치로 이동되어 전체 기판(111)을 관찰할 수 있으며, 그후 누출된 토출재(L1)가 회수될 수 있다.

이어서, 토출 장치(10)의 제어 유닛(16)에 의해 실행되는 토출재(L1)를 회수하는 동작의 절차를 도 6에 도시된 흐름도를 참고하여 설명한다. 흐름도의 각 단계 번호에 첨부되어 있는 부호 S는 단계를 의미한다는 것에 유의한다.

상기한 바와 같이, 본 실시형태의 토출 장치(10)는 토출재(L1)를 토출하는 기능과 누출된 액체를 회수하는 기능을 포함한다. 토출재(L1)를 토출하는 동작에서는, 제1 제어 밸브(73) 및 제2 제어 밸브(21)는 개방 상태에 있으며, 제3 제어 밸브(72)는 폐쇄 상태에 있다(S1). 또한, 토출재(L1)를 토출하는 동작 동안, 카메라(74) 등의 누출 검출 유닛은, 토출구(15)로부터 토출재(L1)가 누출되었는지의 여부를 검출한다(S2). 여기서, 토출재(L1)의 누출이 검출되지 않을 경우, 제1 및 제2 제어 밸브(73 및 21)는 개방 상태에 유지되고 제3 제어 밸브(72)는 폐쇄 상태로 유지되며, 이 상태에서 토출 동작이 계속된다(S3).

토출재(L1)의 누출이 검출되면, 임프린트 장치(101)에 제공된 도시되지 않은 표시 유닛에는 에러가 표시된다(S4). 또한, 제1 제어 밸브(73) 및 제2 제어 밸브(21)는 폐쇄 상태로 전환되고 제3 제어 밸브(72)는 개방 상태로 전환되며(S5), 따라서 제2 액실(6)은 제1 배출 펌프(71)와 연통한다.

제1 배출 펌프(71)는, 토출 장치(10)가 구동되는 동안에 제3 제어 밸브(72)와 제1 배출 펌프(71) 사이에 부압을 발생시키는 상태에 있다. 따라서, 이 부압이 제2 액실(6)에 인가된다. 제1 배출 펌프(71)에 의해 인가되는 대기압에 대한 부압은, 제1 제어 밸브(73) 및 제2 제어 밸브(21)를 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 전환하고, 제3 제어 밸브(72)를 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 전환한다. 결과적으로, 제2 액실(6)은 제1 배출 펌프(71)와 연통한다. 제1 배출 펌프(71)의 압력은 대기압에 대하여 -0.40 kPa 미만, 또한 -3 kPa 이상의 값이 되도록 제어된다. 이 부압이 제2 액실(6)에 인가됨으로써, 제1 액실(5)에도 마찬가지의 부압이 발생한다. 결과적으로, 기판(111) 상으로 누출된 토출재(L1)는, 제1 액실(5)에서 발생한 부압에 의해 토출구(15)로부터 흡인 및 회수된다.

누출된 토출재(L1)가 흡인 및 회수된 후, 토출구(15) 및 기판(111)을 +Z 방향으로 서로 이격시키는 처리를 행한다(S7). 이는, 카트리지(100)의 위치 제어 기구(도시되지 않음)에 의해 카트리지(100)를 +Z 방향(상방)으로 상승시키거나 또는 기판 스테이지(104)에 제공된 도시되지 않은 스프링 등에 의해 기판 스테이지(104)를 -Z 방향으로 하강시킴으로써 행해진다. 토출구(15)를 기판(111)으로부터 이격시킴으로써, 토출구(15)를 갖는 면과 기판(111) 사이의 간극에 잔류하고 있는 액체가 모관력에 의해 기판(111) 상에 습윤되고 확산되는 것이 방지된다.

그 후, 카메라(74) 등의 누출 검출 유닛은, 기판(111) 상의 다른 위치의 영역을 촬상하고, 토출재(L1)의 누출이 검출되면, 그 위치로 토출구(15)를 이동시켜서 토출재(L1)를 흡인 및 회수한다. 이 회수 동작은 순차적으로 실행되어 기판 상에 누출되어 있는 모든 토출재(L1)를 회수한다(S7).

상술한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 토출 헤드(14)의 토출구(15)로부터 누출된 토출재(L1)가 흡인 및 회수될 수 있다. 따라서, 누출된 토출재(L1)가 기판, 장치 등에 부착되는 것에 의한 오염을 저감할 수 있다.

토출구(15)로부터 토출재(L1)가 누출된 경우에 수용 용기(13) 내부의 부압이 제2 압력이 되도록 제어되는 구성에 대해서 설명했다. 그러나, 본 발명은 이러한 구성으로 한정되지 않는다는 것에 유의한다. 구체적으로는, 토출재(L1)가 토출구(15)로부터 누출되지 않는 경우에도, 토출재(L1)가 누출되기 전에 부압을 상승시키고 제2 압력이 되도록 제어할 수 있다. 이에 의해 토출재(L1)의 누출을 방지한다. 또한, 토출재의 누출이 실제로 검출되지 않는 경우에도, 토출재의 누출이 검출되었는지의 여부 또는 토출재가 누출되려고 하는지의 여부를 수용 용기 내부의 압력에 기초하여 결정할 수 있으며, 이 결정의 결과에 기초하여 압력 제어를 행할 수 있다. 요컨대, 수용 용기 내부의 압력이 제1 압력을 초과하고 미리결정된 압력에 도달하는 경우, 수용 용기 내부의 압력은 미리결정된 압력으로부터 제2 압력으로 이행되도록 제어될 수 있다.

<<제2 실시형태>>

이어서, 도 7을 참조하여 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 제1 실시형태에서는 제2 배출관(8)에 제2 배출 펌프(9) 및 제2 폐액 용기(30)가 연결되어 있는 예를 나타냈다. 이와 달리, 제2 실시형태에서는, 제2 배출관(8) 및 제1 배출관(70)이 합류되고, 합류된 유로에 제1 배출 펌프(71)가 연결된다. 이러한 방식으로, 제1 배출 펌프(71)만을 사용하여 제1 배출관(8)과 제2 배출관(70)에서 부압이 발생될 수 있다. 배출 펌프(71)는 -0.4 kPa 미만 -3 kPa 이상의 압력을 발생시키도록 제어된다. 다른 구성요소는 제1 실시형태의 것과 마찬가지이다. 상기 구성의 채용에 의해, 누출 센서(누액 센서)에 의한 누출(누액)의 검출과 토출구(15)로부터 누출된 토출재(L1)의 회수가 제1 배출 펌프(71)만을 사용하여 가능해진다. 따라서, 토출 장치가 소형화될 수 있다.

<<제3 실시형태>>

이어서, 도 8을 참고해서 제3 실시형태에 대해서 설명한다. 상기 제2 실시형태에서는, 공급관(23)의 중간 부분에 제1 배출관(70)의 일단부가 연결되며, 제1 배출관(70)의 타단부가 제3 제어 밸브(72)를 통해서 제2 배출관(8)에 연결되어 있다. 이와 달리, 제3 실시형태에서는, 제1 배출관(70)의 일단부가 서브 탱크(저류 유닛)(26)에 연결되며, 제1 배출관(70)의 타단부는 제2 배출관(8)에 연결되어 있다. 제2 배출관(8)에는 제어 밸브(77)가 연결되어 있다. 또한, 제1 배출관(70)의 중간 부분에는 제3 제어 밸브(72)가 연결되어 있다. 또한, 서브 탱크(26)와 제3 제어 밸브(72) 사이에서 제1 배출관(70)의 일부에는 흡기관(25)이 연결되어 있다. 흡기관(25)은 제5 제어 밸브(76)를 통해서 대기와 연통하고 있다. 다른 구성요소는 제2 실시형태와 마찬가지이다.

누출(누액)이 검출되지 않는 통상 동작의 경우, 제1 제어 밸브(73), 제2 제어 밸브(21) 및 제5 제어 밸브(76)는 개방 상태로 설정되며, 제3 제어 밸브(72)는 폐쇄 상태로 설정된다. 결과적으로, 서브 탱크(26)는 흡기관(25)을 통해서 대기와 연통한다. 따라서, 통상 동작 시에는, 서브 탱크(26) 내의 작동액(L2)의 액면과 각 토출구(15)의 메니스커스(17) 사이의 수두차에 의해, 토출 헤드(14) 내부에서 토출재(L1)의 토출에 적합한 부압이 발생된다.

본 실시형태에서는, 각 토출구(15)에서의 토출에 적합한 메니스커스를 형성하기 위한 부압(제1 압력)을 수용 용기(13)에 발생시키는 제1 압력 제어 유닛은, 서브 탱크(26), 연통관(24), 흡기관(25), 및 제5 제어 밸브(제1 밸브)(76)를 포함한다는 것에 유의한다. 또한, 제1 압력보다 낮은 압력(제2 압력)을 수용 용기(13)에 발생시키는 제2 압력 제어 유닛은 다음 구성 요소를 포함한다. 구체적으로는, 제2 압력 제어 유닛은, 제1 배출 펌프(부압 발생 유닛)(71), 제1 배출관(70), 제3 제어 밸브(제2 밸브)(72), 서브 탱크(26), 및 연통관(24)을 포함한다.

한편, 토출재(L1)의 누출이 검출된 경우에는, 제2 제어 밸브(21) 및 제5 제어 밸브(76)는 폐쇄 상태로 설정되며, 제1 및 제3 제어 밸브(73 및 72)는 개방 상태로 설정된다. 결과적으로, 통상의 토출 동작 시의 부압보다 큰, 제1 배출 펌프(제2 압력 제어 유닛)(71)에 의해 발생된 부압(-0.4 kPa 미만 -3 kPa 이상의 부압)이 제1 및 제2 액실(5 및 6) 및 토출구(15)에 인가된다. 이 부압에 의해, 기판(111) 상으로 누출된 토출재(L1)는 토출구(15)로부터 흡인 및 회수된다. 본 실시형태에서는, 제1 제어 밸브(73)는 항상 개방 상태로 유지된다는 것에 유의한다. 이 때문에, 제1 제어 밸브(73)는 생략될 수 있다.

<<제4 실시형태>>

이어서, 도 9를 참조하여 제4 실시형태를 설명한다. 제4 실시형태는, 전원 이상, 정전 등에 의해 토출 장치에 대한 주 전원으로부터의 전력의 공급이 차단된 상태를 상정한 구성을 포함한다. 일반적으로, 전원으로부터의 전력의 공급이 차단되었을 경우, 카트리지(100) 내의 부압을 제어하는 제어 밸브 등을 적절하게 동작시킬 수는 없다. 누출 센서(누액 센서)(3), 만수 센서(28), 및 액체 레벨 센서(41) 등의 센서 역시 동작하지 않는다. 따라서, 카트리지(100) 내의 압력의 상태를 파악하는 것이 곤란하다.

통상, 카트리지(100)의 내압은 대기압에 대하여 약 -0.4 kPa의 미부압(small negative pressure)이 되도록 유지된다. 이로 인해, 전원 이상 등의 경우에, 카트리지(100)의 내압(제1 및 제2 액실(5 및 6)의 내압)이 정압이 될 가능성이 있다. 카트리지(100)의 내압이 정압이 되면, 토출구(15)로부터 토출재(L1)가 누출되고, 기판(111), 기판 스테이지(104), 및 베이스 정반(124)에 부착되어, 장치의 내부를 오염시킬 것이다. 따라서, 장치를 복구하는데 긴 시간이 걸릴 것이다.

이를 해결하기 위해서, 본 실시형태의 토출 장치(10)는, 정전 또는 전원 이상이 발생하는 경우에, 카트리지(100)의 내압을 통상의 내압보다 낮은 압력(더 큰 부압)으로 이행시켜, 토출구(15)로부터의 토출재(L1)의 누출을 억제하도록 구성된다.

본 실시형태의 토출 장치(10)에는, 카트리지(100)의 내압을 제어하기 위한 유로 내에 다음의 2종류의 솔레노이드 밸브가 배치된다. 구체적으로는, 통전 시에 개방 상태가 되고 비통전 시에 폐쇄 상태가 되는 통상 폐쇄식 솔레노이드 밸브; 및 통전 시에 폐쇄 상태가 되고 비통전 시에 개방 상태가 되는 상기 개방식 솔레노이드 밸브가 유로 내에 배치된다.

도 9에서, 토출 장치(10)의 서브 탱크(저류 유닛)(26)에는 제1 실시형태와 마찬가지로 흡기관(25)이 제공된다. 흡기관(25)에는 통상 폐쇄식 솔레노이드 밸브인 제1 밸브(81)가 제공된다. 또한, 흡기관(25)과 서브 탱크(26) 사이의 연결부와 제1 밸브(81) 사이에서 흡기관(25)의 일부에는 배관(80)이 연결된다. 배관(80)에는 통상 개방식 솔레노이드 밸브인 제2 밸브(82)가 제공된다. 배출관(8)에는 통상 폐쇄식 솔레노이드 밸브인 제3 밸브(83)가 제공된다.

배관(80) 및 배출관(8)은 진공 발생원(84)과 연통하고 있다. 일례에서, 진공 발생원(84)은 배기 설비와 같이 토출 장치가 설치되어 있는 시설에 제공된다. 진공 발생원(84)을 위한 전력은, 토출 장치(10)를 위한 것과는 상이한 경로를 통해서 시설에 제공되어 있는 전력 공급 장치(재충전가능 전지 또는 발전기)로부터 공급된다. 진공 발생원(84)의 압력은 -0.4 kPa 미만 -3 kPa 이상으로 제어된다는 것에 유의한다. 진공 발생원(84)은, 서브 탱크(26)에 의해 발생되는 미부압, 즉 각 토출구(15)의 적절한 위치에 메니스커스(17)를 형성하는 제1 압력보다 낮은 압력(제2 압력)을 발생시킨다.

본 실시형태에서는, 제1 압력을 수용 용기(13)에 발생시키는 제1 압력 제어 유닛은, 서브 탱크(26), 연통관(24), 및 제1 밸브(81)를 포함한다는 것에 유의한다. 또한, 제2 압력을 수용 용기(13)에 발생시키는 제2 압력 제어 유닛은, 배관(80), 제2 밸브(82), 및 진공 발생원(84)을 포함한다.

토출 장치(10)에 전력이 적절하게 공급되는 통상 동작 시에는, 제1 밸브(81) 및 제3 밸브(83)는 개방 상태에 있고, 제2 밸브(82)는 폐쇄 상태에 있다. 따라서, 서브 탱크(26)는, 개방 상태에 있는 제1 밸브(81)를 통해서 대기와 연통하는 한편, 서브 탱크(26)와 진공 발생원(84) 사이의 연통은 제2 밸브(82)에 의해 차단된다. 이 상태에서, 카트리지(100)의 내압은 대기압에 대하여 -0.40 kPa이며, 미부압 상태가 유지된다. 또한, 제2 밸브(82)는 폐쇄 상태이고 제3 밸브(83)는 개방 상태이기 때문에, 진공 발생원(84)은 필름간 공간(4)과 연통한다. 결과적으로, 필름간 공간(4)의 내압은 -0.4 kPa 미만 -3 kPa 이상의 부압으로 유지된다.

토출 장치(10)의 전원에 이상이 발생하는 경우, 토출 장치(10)는 다음의 상태로 이행된다. 전원의 이상에 의해 토출 장치(10)의 통전이 정지되면, 통상 개방식 솔레노이드 밸브인 제2 밸브(82)는 개방 상태로 자동적으로 전환되며, 통상 폐쇄식 솔레노이드 밸브인 제1 밸브(81) 및 제3 밸브(83)는 폐쇄 상태로 자동적으로 전환된다. 이때, 서브 탱크(26)와 대기 사이의 연통은 폐쇄 상태에 있는 제1 밸브(81)에 의해 차단된다. 또한, 제2 밸브(82)가 개방 상태에 있고 제3 밸브(83)가 폐쇄 상태에 있기 때문에, 서브 탱크(26)는 진공 발생원(84)과 연통하고, 따라서 카트리지(100)의 내압은 통상 동작 시의 압력(-0.40 kPa)으로부터 -0.4 kPa 미만 -3 kPa 이상의 압력으로 전환된다. 요컨대, 내압은 통상 동작 시의 압력보다 낮은 압력(더 큰 부압)으로 전환된다.

상기한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 전원에 이상이 발생하는 경우에, 카트리지(100)의 내압을 미부압으로부터 더 낮은 압력(더 큰 부압)으로 자동적으로 전환된다. 이에 의해, 토출구(15)로부터 토출재(L1)가 누출되는 위험이 저감된다.

본 실시형태에서는 제1 내지 제3 밸브(81 내지 83)가 솔레노이드 밸브인 예를 나타냈지만, 이들은 다른 밸브로 대체될 수 있다는 것에 유의한다. 일례에서, 커패시터에의 전기의 축적에 따라 개폐되는 커패시터형 밸브가 토출 장치(10)의 유로에 사용될 수 있으며, 마찬가지의 유리한 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 구성은 기판(111) 상에 누출된 토출재(L1)를 흡인 및 회수하기 위해 사용될 수 있다. 구체적으로는, 카메라(74)가 기판(111) 상으로의 액체의 누출을 검출하는 경우에는, 제2 밸브는 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 전환되고, 진공 발생원(84)에 의해 더 낮은 압력이 서브 탱크(26)에 부여된다. 이러한 방식으로, 상기 제1 내지 제3 실시형태에서와 같이 기판(111) 상으로 누출된 토출재(L1)가 흡인 및 회수된다.

반대로, 상기 제1 내지 제3 실시형태의 구성에서, 본 실시형태와 같은 2종류의 솔레노이드 밸브를 적절히 배치하여 전원 등에서 이상이 발생하는 경우에 카트리지(100)의 내부에 낮은 압력을 자동적으로 인가할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 전원의 이상의 발생을 상정한 예를 나타냈지만, 본 개시내용은 이 예로 한정되지 않는다. 토출 장치(10)가 토출 동작을 행하지 않는 상태, 예를 들어 토출 장치(10)가 토출재(L1)를 토출하기 위해 기다리는 대기 상태에서 토출구(15)로부터 토출재(L1)가 누출되는 위험을 저감할 수 있다.

<<제5 실시형태>>

이어서, 도 10을 참조하여 제5 실시형태를 설명한다. 이하에서는, 상기 다른 실시형태와의 차이점을 주로 설명한다. 본 실시형태는, 서브 탱크(저류 유닛)(26)에 의해 카트리지(100)의 내부에 인가되는 부압보다 큰 부압을 카트리지(100)의 내부에 인가할 수 있는 제2 압력 제어 유닛을 포함한다. 제2 압력 제어 유닛은, 연결관(90), 연결관(90)에 의해 수용 용기(13)의 제2 액실(6)에 연결된 제2 서브 탱크(85), 및 연결관(90)의 중간 부분에 제공된 제2 밸브(92)를 포함한다. 연결관(90)에는 작동액(L2)이 충전되어 있다. 제2 서브 탱크(85)에는 연결관(90)의 하단부보다 연직방향으로 더 높은 위치까지 작동액(L2)이 저류되어 있다. 제2 서브 탱크(85)는 대기와 연통하고 있다.

제2 서브 탱크(85)의 작동액(L2)의 액면과 서브 탱크(26)의 작동액(L2)의 액면 사이의 수두차는 ΔH1이며, 제2 서브 탱크(85)의 작동액(L2)의 액면은 항상 서브 탱크(26)의 작동액(L2)의 액면보다 중력 방향의 하방에 위치하고 있다. 따라서, 제2 서브 탱크(26) 내의 작동액(L2)의 액면과 토출구(15) 사이의 수두차는 (ΔH+ΔH1)이다. 따라서, 제2 압력 제어 유닛은 서브 탱크(26)의 작동액(L2)과 토출구(15) 사이의 수두차(ΔH)에 의해 발생되는 부압보다 큰 부압(낮은 압력)을 발생시킨다.

서브 탱크(26)와 제2 액실(6)을 연결하는 연통관(24)에는 제1 밸브(91)가 제공된다. 또한, 서브 탱크(26)와 제2 액실(6)을 연결하는 공급관(23)에는 다른 실시형태에서와 마찬가지로 송액 펌프(22) 및 제2 제어 밸브(21)가 제공된다. 또한, 공급관(23)에는, 제2 제어 밸브(21)와 제2 액실(6) 사이의 일부에 제3 밸브(93)가 제공된다. 제1 밸브(91) 및 제3 밸브(93) 각각은 통상 폐쇄식 솔레노이드 밸브이며, 제2 밸브(92)는 통상 개방식 솔레노이드 밸브이다.

토출 장치(10)에 전력이 적절히 공급되는 통상 동작 시에는, 제1 밸브(91) 및 제3 밸브(93)는 개방 상태에 있으며, 제2 밸브(92)는 폐쇄 상태에 있다. 이 상태에서, 서브 탱크(26)는 개방 상태에 있는 제1 밸브(91) 및 제3 밸브(93)를 통해서 제2 액실(6)과 연통하고 있다. 따라서, 카트리지(100) 내에는, 서브 탱크(26) 내부의 액면과 토출구(15) 사이의 수두차(ΔH)에 의해 발생되는 부압이 인가된다. 이 부압은, 전술한 바와 같이 대기압에 대하여 -0.40 kPa의 부압이며, 따라서 카트리지(100)의 내부는 미부압으로 유지된다.

여기서, 토출 장치(10)의 전원에 이상이 발생하는 경우, 제1 내지 제3 밸브(91 내지 93)의 통전이 정지된다. 따라서, 제1 밸브(91) 및 제3 밸브(93) 각각은 폐쇄 상태로 자동적으로 전환된다. 결과적으로, 서브 탱크(26)와 제2 액실(6) 사이의 연통이 차단된다.

한편, 제2 밸브(92)는 개방 상태로 전환되어, 제2 서브 탱크(85)는 제2 액실(6)과 연통한다. 결과적으로, 제2 서브 탱크(85) 내부의 액면과 토출구(15) 사이의 수두차에 의해, 카트리지(100)의 내부에는 통상 동작 시의 부압보다 큰 부압(낮은 압력)이 인가된다. 이에 의해, 토출구(15)로부터 토출재(L1)가 누출되는 위험이 저감된다.

<<제6 실시형태>>

이어서, 도 11을 참조하여 제6 실시형태를 설명한다. 본 실시형태는, 전술한 제5 실시형태의 일부를 변경함으로써 획득되는 구성을 갖는다. 따라서, 제5 실시형태의 것과 동일한 부분은 동일한 참조 부호로 나타내고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 실시형태에서는, 각 토출구(15)에서의 토출재(L1)의 토출에 적합한 메니스커스를 형성하기 위한 부압(제1 압력)을 수용 용기(13)에 발생시키는 제1 압력 제어 유닛은 서브 탱크(26), 연통관(24), 및 제1 밸브(91)를 포함한다. 또한, 제1 압력보다 낮은 압력(제2 압력)을 수용 용기(13)에 발생시키는 제2 압력 제어 유닛은 다음 구성 요소를 포함한다. 구체적으로는, 제2 압력 제어 유닛은, 제2 서브 탱크(제2 저류 유닛)(85), 연결관(90), 제2 제어 밸브(제2 밸브)(92), 제2 배출 펌프(부압 발생 유닛)(86), 펌프 배관(87), 및 제4 밸브(81)를 포함한다.

여기서, 제2 배출 펌프(86)는 연결관(90)을 통해서 수용 용기(13)의 제2 액실(6)과 연통한다. 연결관(90)의 중간 부분에는, 제2 서브 탱크(85)와 제2 액실(6) 사이의 연통을 가능하게 하는 것과 차단하는 것 사이에서 전환되는 제2 밸브(92)가 제공된다. 제2 배출 펌프(86)는 서브 탱크(26)를 사용해서 발생되는 제1 압력(-0.40 kPa)보다 낮은 압력(제2 압력)을 발생시킬 수 있다.

또한, 제2 배출 펌프(86)는 펌프 배관(87)을 통해서 제2 서브 탱크(85)에 연결되어 있다. 펌프 배관(87)의 중간 부분에는 제4 밸브(81)가 제공된다. 이 제4 밸브(81)는, 제2 서브 탱크(85)와 제2 배출 펌프(86) 사이의 연통을 가능하게 하는 것과 차단하는 것 사이에서 전환된다.

연통관(24)에 연결되어 있는 제1 밸브(91), 공급관(23)에 제공되어 있는 제3 밸브(21), 및 제4 밸브(81)는 통상 폐쇄식 솔레노이드 밸브이다. 한편, 연결관(90)에 제공되어 있는 제2 밸브(92)는 통상 개방식 솔레노이드 밸브이다.

토출 장치(10)에 전력이 적절히 공급되는 통상 동작 시에는, 제1 밸브(91), 제3 밸브(21) 및 제4 밸브(81)는 개방 상태에 있고, 제2 밸브(92)는 폐쇄 상태에 있다. 따라서, 서브 탱크(26)는, 연통관(24) 및 공급관(23)을 통해서 제2 액실(6)과 연통하는 상태에 있다. 따라서, 서브 탱크(26) 내부의 액면과 토출구(15) 사이의 수두차(ΔH)에 의해 발생되는 부압이 제2 액실(6)에 인가된다. 이 부압은 -0.40 kPa이며, 따라서 수용 용기(13)의 내압은 미부압으로 유지된다. 또한, 이 상태에서, 제4 밸브(81)는 개방 상태에 있고, 따라서 제2 서브 탱크(85)는 제2 배출 펌프(86)와 연통하고 있다. 따라서, 통상 동작 시에는, 제2 배출 펌프(86)는, 제2 서브 탱크(85)의 내압을, 배출 펌프(86)와 동등한 부압, 즉 -0.40 kPa보다 낮은 압력(제2 압력)으로 유지한다.

여기서, 토출 장치(10)의 전원에 이상이 발생하는 경우, 제1 내지 제4 밸브(91 내지 81)의 통전이 정지된다. 따라서, 제1 밸브(91), 제3 밸브(21) 및 제4 밸브(81) 각각은 폐쇄 상태로 자동적으로 전환된다. 결과적으로, 서브 탱크(26)와 제2 액실(6) 사이의 연통이 차단된다. 제2 배출 펌프(86)와 제2 서브 탱크(85) 사이의 연통도 차단된다.

한편, 제2 밸브(92)는 통전 정지에 의해 자동적으로 개방 상태로 전환되고, 따라서 제2 서브 탱크(85)와 제2 액실(6)은 서로 연통한다. 결과적으로, 전원이 정상 상태에 있을 때에 제2 배출 펌프(86)에 의해 제2 서브 탱크(85) 내에 유지되는 부압은 연결관(90)을 통해서 수용 용기(13)에 인가된다. 이 수용 용기(13)에 인가되는 부압은, 통상 동작 시에, 서브 탱크(26) 내부의 액면과 토출구(15) 사이의 수두차에 의해 수용 용기(13)에 발생되는 부압보다 큰 부압(낮은 압력)이다. 따라서, 본 실시형태에서도, 전원 이항에 의해 토출구(15)로부터 토출재(L1)가 누출되는 위험이 저감된다.

<<제7 실시형태>>

이어서, 도 12를 참조하여 제7 실시형태를 설명한다. 본 실시형태는 전술한 제6 실시형태의 일부를 변경함으로써 획득되는 구성을 갖는다. 따라서, 제6 실시형태와 동일 부분은 동일함 참조 부호로 나타내고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 실시형태에서도, 서브 탱크(저류 유닛)(26)를 사용해서 카트리지(100) 내에 발생된 부압(제1 압력)보다 큰 부압(제2 압력)을 카트리지(100)의 내부에 인가할 수 있는 제2 압력 제어 유닛이 포함된다. 단, 본 실시형태에서는, 제2 서브 탱크(85)에 연결되는 연결관(90)은 그 일단부(90a)가 제2 액실(6)이 아니고 서브 탱크(26)의 내부에 연결된다. 연결관(90)의 일단부(90a)는 서브 탱크(26) 내에 저류되어 있는 작동액(L2) 내에 깊게 삽입되어, 서브 탱크(26)의 작동액(L2)의 액체 레벨의 변동에 의해 연결관(90)의 일단부(90a)가 서브 탱크(26)의 작동액(L2)으로부터 분리되지 않는다.

또한, 제6 실시형태의 연통관(24)에 제공되어 있던 제1 밸브(91)는 본 실시형태에서는 생략되어 있고, 서브 탱크(26) 및 제2 액실(6)은 연통관(24)을 통해 항상 서로 연통하는 상태에 있다.

본 실시형태에서는, 각 토출구(15)에서의 토출재(L1)의 토출에 적합한 메니스커스를 형성하기 위한 부압(제1 압력)을 수용 용기(13)에 발생시키는 제1 압력 제어 유닛은 서브 탱크(26) 및 연통관(24)을 포함한다. 또한, 제1 압력보다 낮은 압력(제2 압력)을 수용 용기(13)에 발생시키는 제2 압력 제어 유닛은 다음 구성 요소를 포함한다. 구체적으로는, 제2 압력 제어 유닛은, 제2 서브 탱크(85), 연결관(90), 제2 제어 밸브(제2 밸브)(92), 제2 배출 펌프(부압 발생 유닛)(86), 펌프 배관(87), 제4 밸브(94), 서브 탱크(26), 및 연통관(24)을 포함한다.

토출 장치(10)에 전력이 적절하게 공급되는 통상 동작 시에는, 제2 밸브(92)는 폐쇄 상태에 있으며 제4 밸브(94)는 개방 상태에 있다. 서브 탱크(26)는 연통관(24)을 통해서 제2 액실(6)과 연통하는 상태에 있으므로, 카트리지(100)의 내압은 서브 탱크(26) 내부의 액면과 토출구(15) 사이의 수두차(ΔH)에 의해 미부압(-0.40 kPa)으로 유지된다. 또한, 제4 밸브(94)는 개방 상태에 있기 때문에, 제2 서브 탱크(85)의 내압은 배출 펌프(86)에 의해 -0.40 kPa보다 낮은 압력(더 큰 부압)으로 유지된다.

토출 장치(10)의 전원에서 이상이 발생하는 경우에, 제2 밸브(92) 및 제4 밸브(94)의 통전은 정지된다. 따라서, 제2 밸브(92)는 개방 상태로 자동적으로 전환되며, 제4 밸브(94)는 폐쇄 상태로 자동적으로 전환된다. 결과적으로, 제2 배출 펌프(86)와 제2 서브 탱크(85) 사이의 연통이 차단된다. 따라서, 전원의 이상에 의해 제2 배출 펌프(86)가 정지되는 경우에도, 제2 배출 펌프(86)와 제2 서브 탱크(85) 사이의 연통이 차단되기 때문에 제2 서브 탱크(85)의 내압은 통상 동작 시와 마찬가지의 부압으로 유지된다.

한편, 서브 탱크(26) 및 제2 서브 탱크(85)는, 개방 상태로 전환된 제2 밸브(92)를 통해서 서로 연통하여, 서브 탱크(26)에는 제2 서브 탱크(85)에 유지되고 있었던 통상 동작 시의 부압이 인가된다. 결과적으로, 서브 탱크(26) 및 서브 탱크(26)와 연통하는 카트리지(100)의 내압은 통상 동작 시의 부압보다 큰 부압(낮은 압력)이 된다. 따라서, 토출구(15)로부터 토출재(L1)가 누출되는 위험이 저감된다.

<<제8 실시형태>>

이어서, 도 13에 기초하여 제8 실시형태를 설명한다. 전술한 실시형태와 동일한 부분은 동일한 참조 부호로 나타내고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 상술한 실시형태 각각에서는, 통상 동작 시에 카트리지(100) 내에 발생된 부압보다 큰 부압을 발생시키기 위해서 펌프 등의 구동력이 사용되는 예를 나타냈다. 이와 달리, 본 실시형태의 토출 장치(10)는, 전원에 이상이 발생하는 경우에, 서브 탱크(저류 유닛)(26)의 작동액(L2)이 서브 탱크(26)의 하방에 배치된 제2 서브 탱크(95)로 이동되어, 카트리지(100)의 내압을 통상 동작 시보다 낮은 압력으로 유지하도록 구성된다.

이제 더 구체적으로 설명한다. 서브 탱크(26)의 연직방향 하방에는 제2 서브 탱크(제2 저류 유닛)(95)가 제공된다. 제2 서브 탱크(95)의 상부는 배관(96)을 통해서 서브 탱크(26)의 저부에 연결되어 있다. 배관(96)의 중간 부분에는 통상 개방식 솔레노이드 밸브인 제2 밸브(97A)가 제공된다. 제2 서브 탱크(95)의 상부에는 통기관(98)이 제공된다. 통기관(98)은, 서브 탱크(26)에 저류되어 있는 작동액(L2)의 액면보다 연직방향 상방까지 연장되고, 통기관(98)의 선단에는 대기 연통구(98a)가 형성된다.

제2 서브 탱크(95)의 연직방향 하방에는 액체 배출 유닛(99)이 제공된다. 액체 배출 유닛(99)의 상부는 액체 배출관(99a)을 통해서 제2 서브 탱크(95)의 저부에 연결되어 있다. 액체 배출관(99a)의 중간 부분에는 통상 폐쇄식 솔레노이드 밸브인 제1 밸브(97B)가 제공된다.

위에서 설명된 바와 같이, 본 실시형태에서는, 각 토출구(15)에서의 토출재(L1)의 토출에 적합한 메니스커스를 형성하기 위한 부압(제1 압력)을 수용 용기(13)에 발생시키기 위한 제1 압력 제어 유닛은, 서브 탱크(26) 및 연통관(24)을 포함한다. 또한, 제1 압력보다 낮은 압력(제2 압력)을 수용 용기(13)에 발생시키는 제2 압력 제어 유닛은 다음 구성 요소를 포함한다. 구체적으로는, 제2 압력 제어 유닛은, 제2 서브 탱크(95), 배관(96), 제2 밸브(97A), 서브 탱크(26), 및 연통관(24)을 포함한다.

토출 장치(10)에 전력이 적절히 공급되는 통상 동작 시에는, 제2 밸브(97A)는 폐쇄 상태에 있고, 제1 밸브(97B)는 개방 상태에 있다. 따라서, 서브 탱크(26)와 제2 서브 탱크(95) 사이의 연통은 차단되며, 제2 액실(6)과 액체 배출 유닛(99)은 서로 연통하고 있다. 이 상태에서, 카트리지(100)에는, 서브 탱크(26) 내의 작동액(L2)의 액면과 토출구(15) 사이의 수두차(ΔH)에 의해 발생되는 부압(-0.40 kPa)이 인가되고, 따라서 서브 탱크(26)의 내압은 작은 부압으로 유지된다.

여기서, 토출 장치(10)의 전원에 이상이 발생하는 경우, 제1 밸브(97B) 및 제2 밸브(97A)의 통전은 정지된다. 따라서, 제1 밸브(97B)는 폐쇄 상태로 자동적으로 전환되며, 제2 밸브(97A)는 개방 상태로 자동적으로 전환된다. 결과적으로, 서브 탱크(26)에 저류되어 있던 작동액(L2)은 제2 서브 탱크(95) 내로 유동한다. 제1 밸브(97B)는 폐쇄 상태에 있기 때문에, 제2 서브 탱크(95) 내로 유입하는 작동액(L2)은 제2 서브 탱크(95)에 저류된다.

제2 서브 탱크(95) 내로 유입한 작동액(L2)은 통기관(98) 내로 침입한다. 최종적으로, 서브 탱크(26) 내부의 액면과 통기관(98) 내부의 액면은 동일한 레벨에서 정지한다. 이 상태에서 작동액(L2)의 액면의 레벨(연직방향 위치)은, 통상 동작 시에서 서브 탱크(26)에 저류되어 있는 작동액(L2)의 액면의 위치보다 낮다. 구체적으로는, 통상 동작 시의 서브 탱크(26) 내부의 액면과 전원이 이상을 갖는 상태에서의 서브 탱크(26) 내부의 액면 사이에는 수두차(ΔH2)가 발생한다. 이 수두차(ΔH2)에 대응하는 양만큼 카트리지(100)의 내압은 저하된다(부압이 증대한다). 카트리지(100) 내부의 부압의 증가는, 통전이 정지된 상황에서도, 토출구(15)로부터 토출재(L1)가 누출되는 것을 억제한다. 한편, 토출 장치(10)의 전원이 복구되는 경우에는, 제2 밸브(97A)는 폐쇄 상태로 전환되고, 제1 밸브(97B)는 개방 상태로 전환되므로, 제2 서브 탱크(95)에 저류된 작동액(L2)은 액체 배출 유닛(99) 내로 배출되어 폐기된다.

제1 실시형태로부터, 제1 압력 제어 유닛에 의해 수용 용기 내부에 제1 압력을 발생시키고, 다음에 제2 압력 제어 유닛에 의해 수용 용기의 내부에 제1 압력보다 낮은 제2 압력을 발생시키는 구성에 대해서 설명했다. 본 개시내용에서는, 수용 용기 내부에 제1 압력을 발생시키고, 수용 용기 내부의 압력이 제1 압력을 초과해서 상승(부압이 저하)되는 경우에 수용 용기 내부의 압력이 적어도 제1 압력으로 저하되도록 제어되는 구성이 이루어질 수 있다. 구체적으로는, 제1 압력을 초과한 상태의 수용 용기의 내압을 미리결정된 압력(제3 압력)인 것으로 상정하면, 내압은 제1 압력이 되고, 그 후 미리결정된 압력(제3 압력)으로부터 다시 제1 압력이 되도록 제어된다. 이러한 구성도 토출 헤드의 토출구로부터 누출되는 토출재에 의한 오염을 억제할 수 있다. 또한, 내압은 적어도 제1 압력까지 저하되면 되고, 최종적으로 제1 압력에서 정지될 필요는 없다. 내압은 제1 압력보다 낮은 압력(예를 들어, 제2 압력)이 되도록 제어될 수 있다. 즉, 전술한 실시형태에서 설명된 바와 같이, 압력은 제1 압력이 되고, 그 후 미리결정된 압력(제3 압력)으로부터 제1 압력으로, 그리고 그 후 제2 압력이 되도록 제어될 수 있다.

<<다른 실시형태>>

전술한 실시형태 각각에서는, 토출 장치에 제공되는 수용 용기의 내부 공간이 가요성 격벽에 의해 제1 액실과 제2 액실로 분할되는 예를 나타냈다. 그러나, 본 개시내용은 수용 용기의 내부 공간이 3개 이상의 액실로 분할되는 구성 또는 수용 용기의 내부 공간이 분할되지 않는 구성에도 적용 가능하다. 예를 들어, 본 개시내용은 내부 공간이 분할되어 있지 않은 수용 용기에 수용된 토출재를 토출 헤드로부터 토출하는 토출 장치에도 적용 가능하다.

또한, 전술한 실시형태 각각에서는, 임프린트 장치(101)에 제공된 토출 장치(10)를 나타냈다. 그러나, 본 개시내용에 따른 토출 장치는 임프린트 장치 이외의 장치에도 사용 가능하다. 예를 들어, 본 개시내용은 도전성 재료를 포함하는 액체를 토출 헤드로부터 토출시킴으로써 기판 상에 배선 패턴을 형성하는 장치에도 적용 가능하다. 또한, 본 개시내용은 화상 기록용의 자외선 경화성 액체, 화상 기록용의 용제 및 색제를 포함하는 액체(잉크) 등을 토출재로서 사용하여 화상을 묘화하는 묘화 장치에도 적용 가능하다.

본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (18)

1. 토출 장치이며,
   액체 상태의 토출재를 토출하는 토출구를 갖는 토출 헤드;
   상기 토출재를 내부에 수용하고 상기 토출 헤드와 연통하는 수용 용기; 및
   상기 수용 용기 내부의 압력을 부압으로 유지하는 압력 제어 유닛을 포함하고,
   상기 압력 제어 유닛은 통상 동작 시에는 상기 수용 용기에 제1 압력을 발생시키고, 상기 제1 압력은 상기 토출구 내에 상기 토출재의 메니스커스를 형성할 수 있으며,
   상기 압력 제어 유닛은, 상기 수용 용기 내부의 상기 압력이 상기 제1 압력을 초과한 미리결정된 압력에 도달하는 경우에는 상기 수용 용기 내부의 상기 압력을 적어도 상기 제1 압력까지 저하시키는 토출 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 압력 제어 유닛은, 상기 수용 용기 내부의 상기 압력이 상기 미리결정된 압력에 도달하고, 상기 토출구로부터 상기 토출재가 누출되는 이상이 발생하는 경우에, 상기 수용 용기 내부의 상기 압력을 적어도 상기 제1 압력까지 저하시키는 토출 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 압력 제어 유닛은,
   통상 동작 시에 상기 제1 압력을 상기 수용 용기에 발생시키는 제1 압력 제어 유닛; 및
   상기 이상이 발생하는 경우에 상기 제1 압력보다 낮은 제2 압력을 상기 수용 용기에 발생시키는 제2 압력 제어 유닛을 포함하며,
   상기 압력 제어 유닛은, 상기 수용 용기 내부의 상기 압력이 상기 미리결정된 압력에 도달하는 경우에는 상기 수용 용기 내부의 상기 압력을 상기 제2 압력까지 저하시키는 토출 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 토출재가 토출될 피토출물 상으로 누출된 상기 토출재를 상기 제2 압력에 의해 흡인 및 회수하는 흡인 유닛을 더 포함하는 토출 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 흡인 유닛은, 상기 피토출물에 대하여 이동하고, 상기 피토출물 상으로 누출된 상기 토출재를 흡인하는 토출 장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 흡인 유닛은 상기 토출 헤드이며,
   상기 토출 헤드는, 상기 수용 용기의 내부에 인가된 상기 제2 압력에 의해 상기 피토출물 상으로 누출된 상기 토출재를 상기 토출구로부터 흡인하는 토출 장치.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 토출구로부터 피토출물 상으로 누출된 상기 토출재를 검출하는 누출 검출 유닛을 더 포함하며,
   상기 수용 용기 내부의 상기 압력은 상기 누출 검출 유닛에 의한 상기 검출의 결과에 기초하여 적어도 상기 제1 압력까지 저하되는 토출 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 누출 검출 유닛은, 상기 토출구로부터 상기 피토출물 상으로 누출된 상기 토출재의 위치를 식별하며,
   상기 피토출물 상으로 누출된 상기 토출재를 흡인 및 회수하는 흡인 유닛은 상기 누출 검출 유닛에 의해 식별된 위치와 대향하는 위치로 이동하고 상기 제1 압력보다 낮은 제2 압력에 의해 상기 토출재를 흡인하는 토출 장치.
9. 제4항에 있어서,
   상기 흡인 유닛이 상기 피토출물 상으로 누출된 상기 토출재를 흡인한 후, 상기 흡인 유닛과 상기 피토출물 사이의 거리를 확장하는 기구를 더 포함하는 토출 장치.
10. 제7항에 있어서,
    상기 누출 검출 유닛은, 누출 센서, 카메라, 상기 토출 헤드에 내장된 압전 소자로부터의 역기전력 신호를 검출하는 신호 검출 유닛, 및 상기 토출 장치에 제공된 압력 센서 중 적어도 하나인 토출 장치.
11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 제어 유닛은, 전원의 이상이 발생하는 경우에 상기 수용 용기 내부의 상기 압력을 적어도 상기 제1 압력까지 저하시키는 토출 장치.
12. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 압력 제어 유닛은, 대기와 연통하며 상기 수용 용기에 연결된 저류 유닛, 및 상기 수용 용기 내부의 상기 압력이 상기 미리결정된 압력에 도달하는 경우에 상기 저류 유닛과 상기 수용 용기 사이의 연통을 차단하는 제1 밸브를 포함하며,
    상기 제1 압력 제어 유닛은 상기 저류 유닛에 저류된 액체의 액면과 상기 토출구 사이의 수두차에 의해 상기 수용 용기에 상기 제1 압력을 발생시키며, 상기 수두차는 상기 제1 밸브가 상기 저류 유닛과 상기 수용 용기 사이의 연통을 가능하게 함으로써 획득되는 토출 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 압력 제어 유닛은, 상기 제2 압력을 발생시키는 부압 발생 유닛, 및 상기 부압 발생 유닛과 상기 수용 용기 사이의 연통을 가능하게 하는 것과 차단하는 것 사이에서 전환되는 제2 밸브를 포함하며,
    상기 저류 유닛과 상기 수용 용기 사이의 연통이 차단되었을 경우에, 상기 제2 밸브는 상기 부압 발생 유닛과 상기 저류 유닛 사이의 연통을 가능하게 하여 상기 수용 용기에 상기 제1 압력보다 낮은 상기 제2 압력을 발생시키는 토출 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 압력 제어 유닛은, 대기와 연통하며 상기 수용 용기에 연결된 제2 저류 유닛, 및 상기 제2 저류 유닛과 상기 수용 용기 사이의 연통을 가능하게 하는 것과 차단하는 것 사이에서 전환되는 제2 밸브를 갖고,
    상기 제1 밸브가 상기 저류 유닛과 상기 수용 용기 사이의 연통을 가능하게 하는 경우에는, 상기 제2 밸브는 상기 제2 저류 유닛과 상기 수용 용기 사이의 연통을 차단하며,
    상기 제1 밸브가 상기 저류 유닛과 상기 수용 용기 사이의 상기 연통을 차단하는 경우에는, 상기 제2 밸브는 상기 제2 저류 유닛과 상기 수용 용기 사이의 상기 연통을 가능하게 하여 상기 제2 저류 유닛에 저류된 액체의 액면과 상기 토출구 사이의 수두차에 의해 상기 수용 용기에 상기 제2 압력을 발생시키는 토출 장치.
15. 제13항에 있어서,
    상기 제2 압력 제어 유닛은 상기 수용 용기에 연결된 제2 저류 유닛, 상기 제2 저류 유닛과 상기 수용 용기 사이에 제공된 제2 밸브, 및 상기 제2 저류 유닛에 상기 제2 압력을 발생시키는 부압 발생 유닛을 갖고,
    상기 제1 밸브가 상기 저류 유닛과 상기 수용 용기 사이의 연통을 가능하게 하는 경우에는, 상기 제2 밸브는 상기 제2 저류 유닛과 상기 수용 용기 사이의 연통을 차단하며,
    상기 제1 밸브가 상기 저류 유닛과 상기 수용 용기 사이의 상기 연통을 차단하는 경우에는, 상기 제2 밸브는 상기 제2 저류 유닛과 상기 수용 용기 사이의 상기 연통을 가능하게 하여 상기 부압 발생 유닛에 의해 상기 제2 저류 유닛에 발생된 상기 제2 압력을 상기 수용 용기에 인가하는 토출 장치.
16. 제13항에 있어서,
    상기 제2 압력 제어 유닛은 상기 저류 유닛에 연결된 제2 저류 유닛, 상기 제2 저류 유닛과 상기 저류 유닛 사이에 제공된 제2 밸브, 및 상기 제2 저류 유닛에 상기 제2 압력을 발생시키는 부압 발생 유닛을 갖고,
    상기 제1 밸브가 상기 저류 유닛과 상기 수용 용기 사이의 연통을 가능하게 하는 경우에는, 상기 제2 밸브는 상기 제2 저류 유닛과 상기 저류 유닛 사이의 연통을 차단하며,
    상기 제1 밸브가 상기 저류 유닛과 상기 수용 용기 사이의 상기 연통을 차단하는 경우에는, 상기 제2 밸브는 상기 제2 저류 유닛과 상기 저류 유닛 사이의 상기 연통을 가능하게 하여 상기 부압 발생 유닛에 의해 상기 제2 저류 유닛에 발생된 상기 제2 압력을 상기 저류 유닛에 인가함으로써 상기 수용 용기에 상기 제2 압력을 발생시키는 토출 장치.
17. 임프린트 장치이며,
    제1항에 따른 토출 장치; 및
    패턴을 형성하는 몰드를 포함하며,
    상기 몰드는 상기 토출 장치에 의해 피토출물 상으로 토출된 상기 토출재에 대해 가압되며, 상기 토출재가 경화됨으로써 상기 토출재에 패턴이 형성되는 임프린트 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 토출재는 임프린트 처리에 사용되는 레지스트인 임프린트 장치.

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