TW201636225A - 壓印材料排出裝置 - Google Patents

Abstract

壓印材料排出裝置包括：收納構件，其包括收納壓印材料的收納部；通道，其連接至收納部；排出構件，其包括排出埠和能量產生元件。通道具有第一開口和第二開口，第一開口將壓印材料供給到通道中，第二開口將從第一開口所供給的壓印材料供給到收納部。通道的第一開口和第二開口之間佈置有過濾壓印材料的過濾器，且從第一開口被供給到通道中的壓印材料從第二開口被供給到收納部，而未通過佈置在能量產生元件和排出埠之間的區域。

Description

壓印材料排出裝置

本發明關於一種排出壓印材料(imprint material)的壓印材料排出裝置。

已知所謂的壓印技術，其中，在用於製造例如半導體裝置的過程中，具有圖案的模具與基板上的壓印材料接觸，並且將模具的形狀轉印至壓印材料，以在壓印材料上形成圖案。作為將壓印材料排出到基板上的壓印材料排出裝置，日本專利公開第2014-216471號中說明了一種使用噴墨頭(inkjet head)的排出裝置。

日本專利公開第2014-216471號所說明的排出裝置的噴墨頭包括產生用於將壓印材料排出到基板上的能量的能量產生元件。在這種排出裝置中，當壓印材料中含有異物時，可能無法在模具與壓印材料接觸時形成正常的圖案。因此，在日本專利公開第2014-216471號所說明的排出裝置中，已藉由過濾器將異物移除的壓印材料被供給到收納部。

根據本發明的態樣，一種壓印材料排出裝置，其將壓印材料排出到基板上，藉由使模具與壓印材料接觸來在壓印材料上形成圖案，該壓印材料排出裝置包括：收納構件，其包括收納壓印材料的收納部；通道，其連接至收納部；以及排出構件，其包括用於排出壓印材料的排出埠、產生用於從排出埠排出壓印材料的能量的能量產生元件、以及佈置在能量產生元件與排出埠之間的區域。通道具有第一開口和第二開口，第一開口將收納在收納部中的壓印材料供給到通道中並在收納部中開放，第二開口將從第一開口所供給的壓印材料供給到收納部並在收納部中開放。通道的第一開口和第二開口之間佈置有過濾壓印材料的過濾器，且從第一開口被供給到通道中的壓印材料從第二開口被供給到收納部，而未通過區域。

從參照所附圖式之例示性實施例的以下說明，本發明的更多特徵將變得清楚明瞭。

1‧‧‧模具

2‧‧‧模具驅動機構

3‧‧‧結構體

4‧‧‧基板

5‧‧‧底座

6‧‧‧台

7‧‧‧紫外光照射裝置

8‧‧‧壓印材料

9‧‧‧紫外光

10‧‧‧壓印材料排出裝置

11‧‧‧壓印材料排出構件

12‧‧‧收納構件

13‧‧‧壓力控制構件

14‧‧‧分離隔膜

15‧‧‧收納部

16‧‧‧液體填充部

17‧‧‧連通部分

18‧‧‧過濾器

20‧‧‧第一開口

21‧‧‧第二開口

22‧‧‧泵

23‧‧‧過濾器

24‧‧‧角落

25‧‧‧大氣連通埠

26‧‧‧捕獲空間

27‧‧‧壓印材料填充埠

28‧‧‧通道形成構件

29‧‧‧能量產生元件

30‧‧‧移動機構

31‧‧‧接收皿

32‧‧‧排出埠

33‧‧‧區域

34‧‧‧抽吸控制構件

35‧‧‧抽吸部

100‧‧‧壓印設備

圖1顯示壓印設備的結構。

圖2顯示壓印材料排出裝置的結構。

圖3顯示壓印材料的循環狀態。

圖4顯示壓印材料的循環狀態。

圖5顯示壓印材料的循環狀態。

圖6A和圖6B顯示壓印材料的循環狀態和排出狀態。

圖7顯示壓印材料的循環狀態和排出狀態。

圖8A和圖8B顯示壓印材料從壓印材料排出裝置的排出的狀態。

圖9顯示壓印材料排出裝置的另一結構。

圖10顯示壓印材料被排出到壓印材料排出裝置的狀態。

圖11顯示壓印設備的另一結構。

圖12顯示壓印材料排出裝置的另一結構。

圖13顯示根據比較例的壓印材料排出裝置的結構。

圖14顯示根據比較例的壓印材料排出裝置的結構。

發明人等人所進行的研究已經揭示的是，排出裝置(例如，日本專利公開第2014-216471號所說明的排出裝置)具有以下的問題。例如，當壓印材料或收納有壓印材料的壓印材料收納部被長時間放置不管時，一部分的壓印材料可能會隨時間而改變，且可能會在壓印材料收納部中凝膠化。另外，壓印材料可能會被收納部中所產生的異物污染。當壓印材料在此狀態下被排出到基板時，可能會被損壞與壓印材料接觸的模具，且可能會降低壓印材 料的圖案精度。

根據日本專利公開第2014-216471號中所說明的方法，由於壓印材料在進入收納部之前會通過過濾器，當壓印材料進入收納部時，異物等已經被移除。然而，如上所述，難以處理在收納部中所產生的異物，且難以應對壓印材料之隨時間的改變。

根據發明人等人所進行的研究，如上所提及的在壓印材料收納部中所產生的任何異物的尺寸為約數十nm，這是小的。當壓印材料通道佈置在具有允許移除此種異物的小的開口直徑的過濾器中時，過濾器中的通道阻力(壓力損失(pressure loss))可能會減慢壓印材料對排出構件的供給，或者可能影響壓印材料的排出。

因此，本發明提供一種壓印材料排出裝置，藉由使用過濾器，其能夠在妥善地移除收納部內的壓印材料中所產生的任何異物的同時，從排出構件妥善地排出壓印材料。

以下參照圖式說明本發明的實施方式。

圖1顯示壓印設備100的結構。在此，例舉了藉由以紫外光照射用作壓印材料的紫外線可固化型樹脂來使其固化的設備。然而，壓印材料和固化方法不限於此。例如，可以藉由使用光照射裝置以具有除了紫外光波長以外的波長的光來照射光可固化樹脂而使其固化，或者可以利用熱來使熱固化型樹脂固化。

圖1所顯示的壓印設備100包括壓印材料排 出裝置10和模具1。包括模具1的壓印設備100可以和壓印材料排出裝置10分離地設置。亦即，可以藉由壓印材料排出裝置10來排出壓印材料，且與壓印材料排出裝置10分離地設置的壓印設備100的模具可以用於執行壓印。

壓印材料排出裝置10包括壓印材料排出構件11、具有用於收納壓印材料的收納部15的收納構件12、以及壓力控制構件13。基板4設置於台6上。壓印材料8從排出構件11被排出到基板4上。模具1與已被排出到基板上的壓印材料8接觸。在此狀態下，以從紫外光照射裝置7所發出的紫外光來照射壓印材料8，並使壓印材料8固化。精細的不規則圖案或之類者被形成於模具1中。當向上移動模具1時，壓印材料處於模具的圖案已被轉印至壓印材料的狀態。以此方式，將圖案形成於壓印材料上。

台6可在台6保持基板4的同時沿著底座5移動。垂直地驅動模具1的模具驅動機構2由結構體3保持。模具驅動機構2能夠使模具1靠近基板4，並使模具1與壓印材料8接觸。紫外光照射裝置7存在於模具1上方，並以紫外光9經由模具1去照射壓印材料8。例如，可以從像是產生i-線和g-線的鹵素燈的光源產生紫外光9。紫外光照射裝置7可以具有會聚從光源所產生的光的功能。

詳細說明使用壓印設備100的壓印操作。首 先，將基板4放置在台6上。台6將基板4移動到壓印材料排出裝置10的排出構件11下方的位置。在移動台6的同時，從排出構件11將壓印材料8排出到基板4上。

接下來，台6將基板4之壓印材料8已被排出到其上的部分移動到於模具1下方的位置。此外，模具驅動機構2使模具1下降，並使模具1接近基板4。在此狀態下，對準觀測(alignment scope)或之類者使模具1上的對準標記與基板上的對準標記重疊，使得模具1的位置與基板4的位置相對於彼此對準。

在這些位置相對於彼此對準之後，模具驅動機構2使模具1進一步向下(向基板4的方向)移動，並使模具1與壓印材料8接觸。此後，紫外光照射裝置7發出紫外光9，並將透過模具1的紫外光9施加到壓印材料8。結果，在壓印材料8中發生了光固化反應，從而使壓印材料8固化。

最後，模具驅動機構2將模具1從被固化的壓印材料8分離。藉由執行上述步驟，能夠在基板4上形成圖案(亦即，被圖案化的壓印材料)。製造半導體時所使用的壓印設備可以用於在基板4的整個區域上形成圖案。在這種情況下，在變換對之施作壓印操作的基板區域的同時，反覆對基板執行壓印操作。

接下來，說明壓印材料排出裝置。圖2是壓印材料排出裝置10的示意圖。壓印材料排出裝置10主要包括排出構件11、收納構件12和壓力控制構件13。分離 收納部中的空間的分離隔膜14係設置在收納構件12中。分離隔膜14為使壓印材料與填充液體(稍後說明)分離的隔膜，且其理想地為可撓的。理想的是分離隔膜14的厚度為從10μm至200μm。理想的是分離隔膜14是由具有低透過性的液體或氣體材料所製成。例如，分離隔膜14可以由鋁多層膜所形成。由分離隔膜14所形成的空間中的與排出構件11連通的空間被填充有壓印材料。排出構件11包括產生用於排出壓印材料的能量的能量產生元件29。在圖3中以放大的形式顯示排出構件11。排出構件11具有用於排出壓印材料的排出埠32、以及形成在各能量產生元件29與排出埠32之間的區域33。能量產生元件29的例子包括壓電元件和發熱電阻(heat generating resistor)。由於含有大量樹脂的材料被頻繁地用作壓印材料，理想的是使用壓電元件作為能量產生元件。藉由以控制器控制能量產生元件29，各能量產生元件29與排出埠32之間的區域33中的壓印材料8被從排出埠32排出到基板上。理想的是排出構件11是用於例如噴墨頭的液體排出頭。或者，也可以使用藉由使用控制閥等來控制液體的供給和液體的供給的停止之排出構件。

排出構件12包括收納壓印材料的收納部15、以及填充液體部16，填充液體部16為以分離隔膜14佈置在填充液體部16與收納部15之間而相對於收納部15地設置的空間，且其未與排出構件11連接。填充液體部16填充有填充液體，且經由連通部分17與壓力控制構件 13連通。壓力控制構件13包括，例如，填充液體罐、管、壓力感測器、泵和閥。壓力感測器、泵和閥用於控制填充液體部中的填充液體的壓力。藉由以壓力控制構件13來控制填充液體的壓力，能夠經由分離隔膜14控制收納部15中的壓印材料的壓力。這能夠穩定排出構件11中的氣-液界面(彎液面(meniscus))的形狀，且能夠以良好的再現性排出壓印材料。

當重覆從排出構件11排出壓印材料8時，收納部15中的壓印材料會被消耗且量減少，使得分離隔膜14發生變形。隨著分離隔膜14發生變形，藉由壓力控制構件13從填充液體罐向填充液體部16補充填充液體，使得填充液體部16被以填充液體填充。

在異物的量(微粒的數量)和金屬離子的數量最小化的情況下，壓印設備中所使用的壓印材料須維持其性能，直到壓印材料被施加至基板為止。在本發明中，能夠在使壓印材料與收納部15的外部分離的同時儲存壓印材料，直到由於收納部15的體積因壓印材料的反覆排出而被減小進而最終將所有的壓印材料消耗完為止。因此，由於壓印材料不與外部空氣以及像是壓力感測器的裝備接觸，其能夠抑制在最初已經被控制和密封於其中的異物及金屬離子的增加。

在收納部15中，可以使用類似輸液袋(infusion bag)的袋狀撓性隔膜來作為分離隔膜。收納部15中可以形成氣-液界面。或者，藉由將大氣連通埠連 接到收納部15，可以將收納部15形成為無壓(nonpressure)型收納部。當收納部15被形成為無壓型時，為了執行適當的負壓控制，理想的是將收納部15連接到開閉閥(on-off valve)或控制壓力的裝置。

在噴墨記錄裝置的領域中，為了穩定在排出構件的排出埠處的彎液面之形狀，排出構件被設計成使得排出構件的內部維持在一定範圍的負壓下。例如，已知藉由利用毛細管力在設置於收納部的多孔材料之內部產生負壓以保持液體的方法。其它方法包括藉由組合像是彈簧的機械元件與囊狀隔膜(balloon-like membrane)來在收納部中產生負壓的方法，以及藉由利用控制閥和空氣壓力來控制負壓的方法。甚至在本發明中，也可以藉由這些方法來控制收納部中的負壓。

根據本發明的壓印材料排出裝置具有一種結構，其中，連接到收納部的通道被設置在收納構件的外部，且其中，過濾器被佈置在通道中。圖3顯示根據本發明的壓印材料排出裝置的例子。通道(形成通道的通道形成構件28)連接到壓印材料排出裝置的收納構件的收納部15。通道形成構件28為其中形成有壓印材料通道的構件，且通過在收納部15中開放的第一開口20和第二開口21而與收納部15連接。第一開口20為允許收納部15中的壓印材料被供給到通道中的開口。第二開口21為允許從第一開口20所供給的壓印材料被供給到收納部15中的開口。泵22以及過濾壓印材料的過濾器23被佈置在連接 第一開口20與第二開口21的通道中。當考慮到因來自泵22的灰塵的產生而產生進入壓印材料的異物的可能性時，理想的是將過濾器23佈置在壓印材料的從第一開口20到第二開口21的流動方向之泵22的下游。僅管理想的是將泵22設置在通道形成構件28的通道中，但是泵22可被設置在通道外。

當驅動泵22時，會從第一開口20供給(抽吸)收納在收納部15中的壓印材料。在從第一開口20所供給的壓印材料已經通過通道中的過濾器23並被其過濾之後，壓印材料經由第二開口21流回到收納部15中。接著，再次從第一開口20供給壓印材料。亦即，收納部15中的壓印材料在過濾器23中被循環和過濾。

以此方式，在本發明中，過濾器23被佈置在與收納構件的收納部連通的通道中，而不是位於排出構件與收納構件的收納部之間。從通道的第一開口20所供給的壓印材料從第二開口21被供給，而未通過排出構件11的排出埠與各能量產生構件之間的區域33。通道形成構件28的通道被設置在不同於排出埠和各能量產生元件之間的區域33的部分處。借助於此種結構，油墨印刷材料被適當地供給到排出構件11，且從排出構件11的排出埠32適當地被排出。壓印材料被循環和過濾而未通過區域33的結構的例子主要為不將區域33佈置在使第一開口20與第二開口21彼此連接的直線上。

圖13所示的壓印材料排出裝置作為比較例被 顯示。雖然圖13所示的壓印材料排出裝置包括收納構件的收納部15與排出構件11之間的過濾器18，但是圖13所示的壓印材料排出裝置不具有如本發明之過濾器佈置於其中的通道。圖13所示的結構允許壓印材料在最接近排出構件的位置處被過濾，且過濾器介於收納構件與排出構件之間，使得結構易於製造。從這些觀點看來，這種結構是實用的結構。然而，這意味著當壓印材料從收納部15被供給到排出構件11時，壓印材料通過過濾器18。如上所述，壓印材料排出裝置中使用的過濾器具有小的平均孔徑(亦即，過濾器中的小的平均開口直徑)，且具有高的通道阻力。因此，會使壓印材料進入排出構件11的供給變慢，其結果為來自排出構件11之壓印材料的排出可能會受到影響。

在本發明中，理想的是不要在收納構件的收納部15與排出構件11之間設置過濾器。即使設置有過濾器，也要求過濾器不能大幅度地影響壓印材料對排出構件11的供給。至少要求過濾器為具有比通道中的過濾器23的通道阻力(壓力損失)更小的通道阻力(壓力損失)的過濾器，亦即，要求過濾器為具有比通道中的過濾器23的平均孔徑更大的平均孔徑的過濾器。

壓印材料排出裝置可以為能夠從壓印設備中移除的匣的形式。例如，能夠設定一種狀態，其中，藉由將具有匣的形式的壓印材料排出裝置安裝至壓印設備上，並在收納部15中的壓印材料已經被完全消耗之後更換具 有匣的形式的壓印材料排出裝置，能夠立即執行壓印。能夠使泵22和過濾器23與作為匣的壓印材料排出裝置整合，並在更換壓印材料排出裝置的同時更換泵22和過濾器23。這種方法允許在使異物混入壓印材料排出裝置的可能性最小化的同時更換壓印材料排出裝置。在壓印材料排出裝置中，只有收納部15可為可更換的。亦即，在收納部15可從泵22和過濾器23分離的情況下，能夠僅更換收納部15。由於，例如，未更換泵22和過濾器23，此方法從成本的觀點來看是理想的。

圖3所示的通道形成構件28具有管的形式。僅需要將通道形成構件中的通道形成在收納部15的外部。例如，通道形成構件中的通道可以為藉由切削操作而形成在收納構件內的通道。泵22和過濾器23可以藉由，例如，管，而與收納部15連接，以允許泵22和過濾器23可經由，例如，可移除的接頭或閥，而分離。

可以選擇具有高黏性的材料來作為壓印技術中所使用的壓印材料。特別地，如果排出裝置具有匣的形式，理想的是泵為小的。因此，理想的是將結構設計為藉由過濾器23有效地過濾壓印材料。因此，通道的開口被設置在圖4所示的位置處。相較於圖3所示的壓印材料排出裝置，圖4所示的壓印材料排出裝置為使得在收納部中開放的通道的兩個開口被定位在對角線上。亦即，在圖3所示的壓印材料排出裝置中，第一開口20和第二開口21在收納部15的同一側表面中開放。相反地，在圖4所示 的壓印材料排出裝置中，第一開口20在收納部15的側表面中開放，且第二開口21在收納部15的頂表面中開放。亦即，第一開口20和第二開口21在收納部15的不同表面中開放。藉由使第一開口20和第二開口21在收納部15的不同表面中開放，能夠在收納部15中有效率地循環壓印材料。從有效率地循環的觀點來看，理想的是第一開口20和第二開口21在收納部15的不同表面中開放，亦即，在頂表面和側表面中開放；且更為理想的示，第一開口20在收納部15的側表面中開放，而第二開口21在收納部15的頂表面中開放。在本說明書中，在使壓印材料沿著通道從第一開口20流向第二開口21時，在收納部的表面中，重力方向上的下表面為底表面，重力方向上的上表面為頂表面，且連接底表面和頂表面的表面為側表面(如果收納部是立方體，則有四個側表面)。

尤其是，如果具有高黏性的材料(液體)在其流動時具有低的慣性力(inertial force)，則材料在不被攪拌的情況下會以維持其層流(laminar flow)的狀態流動。因此，如由圖4中的箭頭所示的流動，供給自第二開口21的壓印材料在不擴散且無任何波動的情況下在收納部15中緩慢流動，且在壓印材料中的一部分替換周圍的壓印材料的同時被供給至第一開口20。在此，如圖4所示，理想的是收納部15中的流動趨向於停滯的角落24為彎曲的(具有圓角形狀)。這種形狀使得其能夠抑制壓印材料在角落24處滯留。

第一開口20和第二開口21可以如圖5所示地佈置。亦即，第一開口20和第二開口21可以在收納部15的兩個相對的側表面中開放。如圖5所示，如果隨著壓印材料的消耗，氣體(空氣)從與大氣連通的大氣連通埠25進入收納部15，理想的是第一開口20和第二開口21在收納部15的側表面之相較於頂表面更接近底表面的部分中開放。藉由以此方式佈置第一開口20和第二開口21，能夠恰好在液體被消耗且收納部15中的液體耗盡之前循環和過濾壓印材料。

如圖4和圖5所示，藉由將第一開口20和第二開口21佈置為使得與排出構件11連通的通道(亦即，收納部中之佈置在與排出構件連通的開口上方的部分)被佈置在第一開口20和第二開口21之間，能夠有效率地替換收納部15中的壓印材料。這使其能夠適當地移除在收納部15內的壓印材料中所產生的任何異物。

為了提高壓印材料的替換效率，如目前為止所提及的，理想的是循環並排出壓印材料。更具體地，如圖6A所示，在循環收納部15中的壓印材料的同時，使壓印材料朝向區域33流動並從排出埠32被排出。由於壓印材料藉由排出操作而從收納部15朝向排出構件11向下流動，收納部15中的壓印材料15的流動，當其被循環及過濾時，變成為通過收納部15與排出構件11之間的連通埠附近的流動。此外，當被循環和過濾的壓印材料在收納部15中滯留時，能夠藉由排出操作來改變壓印材料的流 動，並消除壓印材料的滯留。結果，能夠提高被供給到區域33的壓印材料被替換的效率。

為了排出上述的壓印材料，例如，如圖6B所示，當執行排出操作時，作為壓力調節單元的壓力控制構件13經由連通部分17對收納構件12中的填充液體部16的內部施加壓力。當壓力控制構件13對填充液體部16的內部施加壓力時，壓力亦經由分離隔膜14被施加到收納壓印材料的收納部15的內部。因此，收納部15中的壓印材料通過佈置在收納部15與排出構件11之間的連通埠，流入排出構件11的區域33，並從排出埠32排出。可以基於當壓印材料被循環和過濾時之從第一開口20被供給到第二開口21的壓印材料的供給量和供給流量中的至少一者來確定從排出埠32排出的壓印材料的量(排出量)。亦即，可以基於當壓印材料被循環和過濾時之從第一開口20被供給到第二開口21的壓印材料的供給量和供給流量中的至少一者，藉由壓力調節單元來調節壓力。因此，藉由進行試驗等來預先獲得關於排出量的資訊，使得根據收納部15中的壓印材料的剩餘量以及壓印材料被循環和過濾時之供給流量和供給時間，收納部15中的壓印材料被替換的效率最大化。基於所獲得的資訊，確定排出量。在確定排出量時，還確定對收納部15的內部之壓力施加的壓力施加時間和壓力值。

取代藉由壓力控制構件13來排出收納部15中的壓印材料，如圖7所示，能夠藉由抽吸控制構件34 來排出壓印材料，抽吸控制構件34為從排出埠32抽吸壓印材料的抽吸單元。例如，抽吸控制構件34包括抽吸部、管、壓力感測器、閥和負壓產生部。抽吸控制構件34的抽吸部在排出操作期間佈置在排出埠32下方，負壓產生部經由抽吸部35調節壓力，使得比排出埠32的彎液面的頂部更低的部分具有負壓，且壓印材料被排出。當藉由抽吸控制構件34排出壓印材料時，可以基於當壓印材料被循環和過濾時之從第一開口20被供給到第二開口21的壓印材料的供給量和供給流量中的至少一者來確定壓印材料的抽吸量或抽吸流量。因此，藉由進行試驗等來預先獲得關於排出量的資訊，使得根據收納部15中的壓印材料的剩餘量以及壓印材料被循環和過濾時之供給流量和供給時間，收納部15中的壓印材料被替換的效率最大化。基於所獲得的資訊，確定排出量。在確定排出量時，還確定抽吸時間和抽吸部處的壓力值。

取代藉由壓力控制構件13或抽吸控制構件34來排出壓印材料，能夠藉由使用排出構件11的能量產生元件29來從排出埠32排出壓印材料。亦即，藉由從能量產生元件29所產生的能量，能夠排出區域33中的壓印材料，並能夠替換區域33和收納部15中的壓印材料。

能夠根據排出狀態設定各種排出時間。可以在壓印材料被循環和過濾的同時排出壓印材料，或者可以在壓印材料已被循環和過濾一段特定時間之後，循環和過濾壓印材料並排出壓印材料。或者，可以在預先排出用於 替換存在於區域33中的壓印材料所需的壓印材料的量之後，循環和過濾壓印材料。

當液體排出埠中存在氣泡時，由於氣泡可能導致壓印材料被不穩定地排出，可以執行用於移除排出埠中的氣泡的移除操作。為了以良好的效率來使用壓印材料，在用於移除氣泡的移除操作期間，壓印材料可被循環和過濾。這使得其能夠以已經被過濾的過濾壓印材料有效率地替換區域33處的壓印材料，且穩定地向基板排出具有少量的異物和少數的金屬離子的壓印材料。

圖8A和圖8B顯示壓印材料排出裝置的在壓印材料的消耗之前和之後的狀態。圖8A顯示壓印材料的消耗之前的狀態；且圖8B顯示壓印材料的消耗之後的狀態。如上所述，分離隔膜14將收納構件12的內部分成壓印材料收納部15和填充液體部16。隨著壓印材料被消耗，分離隔膜14變形，且收納部15的體積減少。為了允許壓印材料即使在分離隔膜14移動時也能夠藉由泵22和過濾器23被循環和過濾，理想的是即使在收納部15中亦將第一開口20和第二開口21佈置在遠離填充液體部16(亦即，佈置在相較於接近圖8A中的右側表面更接近左側表面的一側)。

收納部15中可能存在空氣。例如，如圖5所示，可以有意地將空氣引入收納部15。或者，如圖4所示，雖然未向收納部15積極地引入空氣，但是當壓印材料被密封在收納部15中時，可能會混入空氣，或者溶解 在壓印材料中的氣體可能會形成氣泡。當壓印材料中存在的空氣被送至泵22和過濾器23時，可能會，例如，堵塞泵22和過濾器23。因此，為了使藉由第一開口20之空氣的抽吸最小化，理想的是當從第一開口20供給壓印材料時，將第一開口20佈置成在收納部的重力方向上的下側開放。亦即，理想的是第一開口20在位於第二開口21的重力方向上的下方的位置處開放。此外，理想的是第一開口20在收納部15的側表面上之相較於頂表面更接近底表面的位置處開放。

由於浮力，壓印材料中的空氣(氣泡)在收納部15中會朝向頂表面移動，亦即，沿重力方向向上移動。因此，如圖9所示，理想的是在收納部15之頂表面(其為重力方向上的上表面)設置捕獲空間26，捕獲空間26為用於捕獲空氣的凹部。由於即使因收納部15中的壓印材料的循環和過濾而存在平緩流動，空氣仍會在捕獲空間26中累積，能夠使空氣與壓印材料彼此適當地分離。

與在捕獲空間26相同，氣-液界面也存在於收納部15中。當氣-液界面存在於靠近第二開口21時，壓印材料可能產生氣泡，或者空氣可能混入壓印材料。因此，理想的是第二開口21在收納部15的頂表面的重力方向上的下方且在重力方向上之氣-液界面下方的位置處開放，以將壓印材料供給到收納部15。因此，第二開口21可以具有從收納部15的頂表面突出的凸形狀，或者管可 被連接到第二開口21，以將管的末端導引至氣-液界面下方的位置。

通道可形成為通過排出構件11。這種結構顯示在圖12中。在此情況下，通道從第一開口20通過排出構件11的內部延伸至第二開口21。然而，區域33未設置在供壓印材料通過的通道中。亦即，從第一開口20被供給到通道中的壓印材料從第二開口21被供給到收納部，而未通過區域33。

在圖12所示的形式中，由於第一開口靠近區域33地開放，這種形式的設計需要考慮壓印材料的排出和藉由過濾器對壓印材料的過濾兩者。

圖14中顯示從第一開口20被供給到通道中的壓印材料從第二開口21經由區域33被供給到收納部的例子。在這種結構中，難以同時實現壓印材料的適當排出和藉由過濾器對壓印材料的適當過濾。

接下來，說明以壓印材料初次填充壓印材料排出裝置的收納部15的方法。如圖10所示，兩個壓印材料填充埠27被設置在收納部15的側表面，且當以壓印材料填充收納部15時，此側表面(亦即，填充埠27)係沿重力方向面向上方。從兩個填充埠27中的一個填充埠供給壓印材料，且從兩個填充埠27中的另一個填充埠供給空氣。當以壓印材料填充收納部15時，泵22的內部通道、過濾器23的內部通道等亦被以壓印材料填充，以使空氣不大可能殘留在收納部15中。因此，當將要以壓印 材料填充收納部15時，理想的是去驅動泵22。當泵22被驅動時，最初存在於泵22的內部通道、過濾器23的內部通道等中的空氣會被壓印材料替換，並從第二開口21離開。由於空氣從最靠近的填充埠27被供給，能夠填充包括收納部15和過濾器23的通道，而不在壓印材料產生超出必要程度的氣泡。

不僅可以在初始階段以壓印材料填充收納部，也可以在壓印設備的使用期間以壓印材料填充收納部。例如，在以來自填充埠27的壓印材料填充收納部15的同時，可以使用壓印設備。

從過濾器23的結構的觀點來看，空氣趨向於殘留在過濾器23的內部。藉由沿重力方向向上地以壓印材料來填充過濾器23，能夠減少殘留在過濾器23中的空氣的量。例如，如圖10所示，理想的是當以壓印材料來填充過濾器23時，將過濾器23的上游側佈置在重力方向上的下側，且將過濾器23的下游側佈置在重力方向上的上側。在以此方式佈置過濾器23的情況下，理想的是將填充埠27中的一個填充埠27佈置在重力方向上的上側，以使其更容易地供給來自收納部15的空氣。此外，理想的是將第一開口20佈置在重力方向上的下側，以使其更容易地以壓印材料來填充過濾器23。

當過濾器23為具有過大的平均孔徑之過濾器時，其變得難以充分地移除壓印材料中的異物。因此，過濾器23理想地為具有小於或等於10nm的平均孔徑的過 濾器，且更理想地為，具有小於或等於5nm的平均孔徑的過濾器。相反地，當過濾器23為具有過小的平均孔徑之過濾器時，由於過濾器處的壓力損失，其變得難以使壓印材料在通道中循環。因此，理想的是過濾器23為具有大於或等於2nm的平均孔徑的過濾器。

當存在於壓印材料中的異物的量為大的時，過濾器可能會在短時間內被堵塞。因此，亦為理想的是過濾器23具有多段過濾器結構，其中，作為預過濾器之移除大的異物之過濾器被佈置在循環方向上的上游側上，且移除小的異物的過濾器被佈置在循環方向上的下游側上。移除大的異物的過濾器為，例如，具有在50nm至200nm之範圍內的平均孔徑的過濾器。移除小的異物的過濾器為，例如，具有在2nm至10nm之範圍內的平均孔徑的過濾器。

理想的是過濾器23為隔膜型或中空纖維隔膜型的過濾器。這種過濾器均包括位於隔膜中的複數個微細孔，異物藉由微細孔而被過濾，且微細孔不允許具有大於或等於孔徑的尺寸的異物通過。製造過濾器的材料的例子包括聚乙烯、氟樹脂(fluororesin)和尼龍。存在於壓印材料中的金屬的量被要求為非常小的。因此，理想的是使用吸收金屬和執行離子交換的過濾器。理想的是串聯地或並聯地佈置複數個這種過濾器。

例如，可以使用隔膜泵(diaphragm pump)、注射泵(syringe pump)、管泵(tube pump)或齒輪泵 (gear pump)來作為泵22。理想的是泵22的供應流量(feeding flow rate)小於或等於100mL/min。當流量增加時，用於使壓印材料通過過濾器的通道阻力(壓力損失)也增加。因此，泵需要為高輸出泵(high-output pump)。因此，藉由使用具有小於或等於20mL/min的供應流量的泵，能夠縮小泵的尺寸。

當壓印材料的壓力變化(脈動)因泵的驅動而為大的時，壓印材料趨向於從排出構件洩漏。因此，理想的是將壓力變化抑制為不允許排出埠處的彎液面破裂的量。例如，理想的是以壓力變化落在±300Pa內的方式驅動泵。

為了操作泵22，壓印材料排出裝置包括控制器。由於以維持一定的流量以供應液體的方式執行控制，當過濾器23被堵塞且通道阻力增加時，驅動電壓也會增加。因此，當在控制器處始終監測泵的驅動電壓且驅動電壓超出一定的值時，催促使用者去更換過濾器的警告可被發出到壓印設備。當過濾器23與具有匣的形式的壓印材料排出裝置整合時，使用者藉由更換壓印材料排出裝置而可立即地使用壓印設備。為了檢測泵22和過濾器23中的所有異常，可以設置監測泵22和過濾器23的狀態的感測器，或者，例如，壓力感測器或流量感測器可被形成在管中。

壓印材料排出裝置被要求將非常精確的量的壓印材料排出到基板上的非常精確的著落位置。因此，在 排出構件的排出埠處的彎液面的形狀需要被穩定地維持。在壓印材料排出裝置中，壓印材料的壓力可以因為泵22的驅動而變化。因此，理想的是，在從壓印材料排出裝置排出壓印材料的同時，停止泵22的驅動。

在壓印步驟中，圖案被形成在基板上的各個區域中，同時重複壓印材料對基板的排出、模具與壓印材料的接觸、曝光、以及模具的分離。因此，理想的是，在除了當壓印材料被排出到基板時以外的時間，壓印材料在收納部15處被循環和過濾。壓印材料被循環和過濾的時間可為基板或整批被更換的時間。

當在收納部15中的異物(例如，顆粒和凝膠等)的量增加時，壓印材料可以被循環及過濾。因此，在設備未被操作時，壓印材料可被循環及過濾。能夠在執行壓印步驟時停止泵22，並在設備維護期間、或在不存在待要被執行壓印操作的基板的期間，循環及過濾壓印材料。能夠提供具有定時功能的壓印設備或排出裝置，並且在已經過一定時間時循環和過濾壓印材料。還能夠基於來自壓印設備或排出裝置的程式化指令來控制泵22，或者能夠執行泵22由用戶驅動的方法。

圖11顯示包括用於使收納部移動的移動機構30的壓印設備。藉由移動機構30，收納構件12能夠在排出壓印材料的位置與執行維護的位置之間移動。理想的是，在執行維護的位置處佈置接收皿31，接收皿31接收已經從排出構件11中出來的壓印材料。

當藉由使移動機構30去將收納構件12移至執行維護的位置來循環和過濾壓印材料時，即使壓印材料已經因為大的壓力變化而從排出構件11洩漏，也能夠藉由接收皿31接收壓印材料。這是有效的，例如，當有人想要藉由提高泵22的輸出來因增大了循環和過濾流量而快速結束對壓印材料的循環和過濾，以將處理返回至壓印步驟時。

可以根據，例如，從開始使用壓印設備的壓印材料排出裝置起已經過的時間、壓印材料的使用量、從上回循環和過濾壓印材料起已經過的時間、以及壓印材料排出裝置的儲存環境歷程(storage environment history)，來確定循環和過濾壓印材料的時間。由於凝膠化程度根據環境和壓印材料的類型的不同而不同，可以基於壓印材料的類型來確定凝膠化程度。

當壓印材料的剩餘量減少時，可以減少被循環和過濾的壓印材料的量，或者可以根據收納部中的壓印材料的剩餘量來改變條件，例如，循環和過濾時間和流量等。

泵22可被間歇性地操作。當泵22一直在低的流量下被控制和驅動時，能夠抑制壓力變化。當將隔膜泵被使用來作為泵22時，藉由減少隔膜的振動寬度，能夠抑制壓力變化，並且一直循環和過濾壓印材料。

雖然已參照例示性實施例說明了本發明，但應理解的是，本發明不限於所揭露的例示性實施例。以下 申請專利範圍的範疇應被賦予最寬廣的解釋，以包含所有這樣的修改以及相等的結構和功能。

11‧‧‧壓印材料排出構件

15‧‧‧收納部

20‧‧‧第一開口

21‧‧‧第二開口

22‧‧‧泵

23‧‧‧過濾器

28‧‧‧通道形成構件

29‧‧‧能量產生元件

32‧‧‧排出埠

33‧‧‧區域

Claims (25)

1. 一種壓印材料排出裝置，其將壓印材料排出到基板上，藉由使模具與該壓印材料接觸來在該壓印材料上形成圖案，該壓印材料排出裝置包括：收納構件，其包括收納該壓印材料的收納部；通道，其連接至該收納部；以及排出構件，其包括用於排出該壓印材料的排出埠、產生用於從該排出埠排出該壓印材料的能量的能量產生元件、以及佈置在該能量產生元件與該排出埠之間的區域，其中，該通道具有第一開口和第二開口，該第一開口將收納在該收納部中的該壓印材料供給到該通道中並在該收納部中開放，該第二開口將從該第一開口所供給的該壓印材料供給到該收納部並在該收納部中開放，並且其中，該通道的該第一開口和該第二開口之間佈置有過濾該壓印材料的過濾器，且從該第一開口被供給到該通道中的該壓印材料從該第二開口被供給到該收納部，而未通過該區域。
2. 如申請專利範圍第1項之壓印材料排出裝置，其中，該過濾器未被佈置在該收納部與該排出構件之間。
3. 如申請專利範圍第1項之壓印材料排出裝置，其中，該能量產生元件為壓電元件。
4. 如申請專利範圍第1項之壓印材料排出裝置，其中，該收納構件包括分離隔膜，且該分離隔膜使該收納部與填充有填充液體的填充液體部分離。
5. 如申請專利範圍第4項之壓印材料排出裝置，其中，藉由控制填充該填充液體部的該填充液體的壓力來控制該收納部中的該壓印材料的壓力。
6. 如申請專利範圍第1項之壓印材料排出裝置，其中，泵被佈置在設置於該第一開口和該第二開口之間的該通道中。
7. 如申請專利範圍第6項之壓印材料排出裝置，其中，當該壓印材料被從該第一開口供給到該第二開口時，該泵佈置在該過濾器的上游。
8. 如申請專利範圍第1項之壓印材料排出裝置，其中，該區域不存在於使該第一開口與該第二開口彼此連接的直線上。
9. 如申請專利範圍第1項之壓印材料排出裝置，其中，該過濾器具有小於或等於10nm的平均孔徑。
10. 如申請專利範圍第1項之壓印材料排出裝置，其中，當從該第一開口將該壓印材料供給到該第二開口時，在該收納部的表面之中，重力方向上的下表面為底表面，該重力方向上的上表面為頂表面，且連接該底表面和該頂表面的表面為側表面，該第一開口和該第二開口在該收納部的相同表面中開放。
11. 如申請專利範圍第1項之壓印材料排出裝置，其中，當從該第一開口將該壓印材料供給到該第二開口時，在該收納部的表面之中，重力方向上的下表面為底表面，該重力方向上的上表面為頂表面，且連接該底表面和該頂 表面的表面為側表面，該第一開口和該第二開口在該收納部的不同表面中開放。
12. 如申請專利範圍第11項之壓印材料排出裝置，其中，該第一開口和該第二開口在該側表面之中的兩個相對的側表面中開放。
13. 如申請專利範圍第11項之壓印材料排出裝置，其中，該第一開口在該側表面之中的一個側表面中開放，且該第二開口在該收納部的頂表面中開放。
14. 如申請專利範圍第10項之壓印材料排出裝置，其中，該第一開口和該第二開口在該側表面之相較於該頂表面更接近該底表面的部分中開放。
15. 如申請專利範圍第1項之壓印材料排出裝置，其中，該收納部經由大氣連通埠與大氣連通。
16. 如申請專利範圍第10項之壓印材料排出裝置，其中，該頂表面設置有捕獲空氣的凹部。
17. 如申請專利範圍第1項之壓印材料排出裝置，其中，當從該第一開口將該壓印材料供給到該第二開口時，該收納部中的該壓印材料從該排出埠排出。
18. 如申請專利範圍第17項之壓印材料排出裝置，還包括壓力調節單元，其被構造成調節該收納部中的壓力，其中，該壓力調節單元使該收納部中的該壓印材料從該排出埠排出。
19. 如申請專利範圍第18項之壓印材料排出裝置，其中，該壓力調節單元基於被從該第一開口供給到該第二開 口的該壓印材料的供給量和供給流量中的至少一者來調節壓力。
20. 如申請專利範圍第17項之壓印材料排出裝置，還包括抽吸單元，其被構造成從該排出埠抽吸該壓印材料，其中，當從該第一開口將該壓印材料供給到該第二開口時，該抽吸單元抽吸該收納部中的該壓印材料並使該壓印材料從該排出埠排出。
21. 如申請專利範圍第20項之壓印材料排出裝置，其中，該抽吸單元基於被從該第一開口供給到該第二開口的該壓印材料的供給量和供給流量中的至少一者來確定該壓印材料的抽吸量或抽吸流量。
22. 一種壓印材料排出裝置，其將壓印材料排出到基板上，藉由使模具與該壓印材料接觸來在該壓印材料上形成圖案，該壓印材料排出裝置包括：收納構件，其包括收納該壓印材料的收納部；通道，其連接至該收納部；以及排出構件，其包括用於排出該壓印材料的排出埠、產生用於從該排出埠排出該壓印材料的能量的能量產生元件、以及佈置在該能量產生元件與該排出埠之間的區域，其中，該通道具有第一開口和第二開口，該第一開口將收納在該收納部中的該壓印材料供給到該通道中並在該收納部中開放，該第二開口將從該第一開口所供給的該壓印材料供給到該收納部並在該收納部中開放，其中，該通道的該第一開口和該第二開口之間佈置有 過濾該壓印材料的過濾器，並且其中，該通道被設置在不同於該區域的部分。
23. 一種壓印設備，其藉由使模具與基板上的壓印材料接觸來在該壓印材料上形成圖案，該壓印設備包括：作為將該壓印材料排出到該基板上的壓印材料排出裝置之如申請專利範圍第1項之壓印材料排出裝置。
24. 如申請專利範圍第23項之壓印設備，還包括光照射裝置，其藉由以光照射該壓印材料來固化該壓印材料，其中，該壓印材料為光可固化樹脂。
25. 如申請專利範圍第23項之壓印設備，其中，該壓印材料排出裝置為能夠從該壓印設備中移除的匣的形式。