(57)【要約】【課題】  ヘッド内に気泡が残存することを抑制できる液体充填方法を提供することを目的とする。【解決手段】  第１液体を吐出するヘッドと前記第１液体を収容する収容部とを備える液体吐出装置に前記第１液体を充填する液体充填方法であって、前記ヘッド内と前記収容部内を凝縮性ガスで満たす工程と、前記凝縮性ガスで満たされた、前記ヘッドと前記収容部を密閉した状態で、前記ヘッド内と前記収容部内に前記第１液体を充填する充填工程と、を有する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１液体を吐出するヘッドと前記第１液体を収容する収容部とを備える液体吐出装置に前記第１液体を充填する液体充填方法であって、
前記ヘッド内と前記収容部内を凝縮性ガスで満たす工程と、
前記凝縮性ガスで満たされた、前記ヘッドと前記収容部を密閉した状態で、前記ヘッド内と前記収容部内に前記第１液体を充填する充填工程と、を有する
ことを特徴とする液体充填方法。
【請求項２】
前記ヘッド内と前記収容部内を前記凝縮性ガスで満たす工程は、
前記収容部に前記凝縮性ガスを液化させた第２液体を注入する注入工程と、
前記収容部内の前記第２液体を気化させる気化工程と、を有する
ことを特徴とする、請求項１に記載の液体充填方法。
【請求項３】
前記充填工程において、前記収容部の、前記ヘッドがある場所とは異なる場所に設けた注入口から前記第１液体を充填し、
前記注入工程において、前記注入口から前記第２液体を注入する、
ことを特徴とする、請求項２に記載の液体充填方法。
【請求項４】
前記充填工程において、前記ヘッドの前記第１液体の吐出部から前記第１液体を充填し、
前記注入工程において、前記ヘッドの前記第１液体の吐出部から前記第２液体を注入する、
ことを特徴とする、請求項２に記載の液体充填方法。
【請求項５】
前記充填工程において、前記ヘッドに密閉体を取り付けて、前記収容部を密閉することを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液体充填方法。
【請求項６】
前記充填工程において、前記凝縮性ガスの沸点以下になるように前記収容部を冷却して、前記ヘッド内と前記収容部内に前記第１液体を充填する、
ことを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液体充填方法。
【請求項７】
前記充填工程において、前記ヘッドと前記収容部の重量に基づいて前記ヘッド内と前記収容部内の前記第１液体の量を測定し、前記第１液体の注入を終了するか否かを判断することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の液体充填方法。
【請求項８】
前記気化工程において、前記ヘッドと前記収容部の重量に基づいて前記ヘッド内と前記収容部内の前記第２液体を気化させた前記凝縮性ガスの量を測定し、前記第２液体の気化を終了するか否かを判断することを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれか１項に記載の液体充填方法。
【請求項９】
前記注入工程において、前記ヘッドを前記収容部より高い位置にして、前記収容部に前記第２液体を注入することを特徴とする請求項２乃至請求項８のいずれか１項に記載の液体充填方法。
【請求項１０】
前記気化工程において、前記ヘッドを前記収容部より高い位置にして、前記第２液体を気化させることを特徴とする請求項２乃至請求項９のいずれか１項に記載の液体充填方法。
【請求項１１】
前記液体吐出装置は、前記ヘッドと前記収容部とを一体として備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の液体充填方法。
【請求項１２】
前記凝縮性ガスは、大気圧における沸点が−１０℃以上２５℃以下、かつ２５℃における蒸気圧が０．１ＭＰａ以上０．４ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の液体充填方法。
【請求項１３】
前記凝縮性ガスは、ＣＦ３ＣＨ２ＣＨＦ２、ＣＨ３（ＣＨ２）２ＣＨ３、ＣＨＦ２（ＣＦ２）２ＣＦ３、ＣＦ３ＣＨＦＣＦ２ＣＦ３、ＣＨ（ＣＦ３）３、ＣＦ３ＣＨＣＨ３ＣＦ３、ＣＨ３（ＣＨ２）２ＣＦ３、ｃ−（ＣＦ２）４、ＣＦ３（ＣＦ２）２ＣＦ３、ＣＨＦ２ＣＨＦＣＦ３、ＣＦＣｌ３、ＣＨＣｌＣＨＣＦ３、Ｃ（ＣＨ３）４のいずれかを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の液体充填方法。
【請求項１４】
型を用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント方法であって、
ヘッドと収容部が空の液体吐出装置を用意し、
前記ヘッド内と前記収容部内を凝縮性ガスで満たし、
前記凝縮性ガスで満たされた前記ヘッドと前記収容部を密閉した状態で、前記ヘッド内と前記収容部内に前記インプリント材を充填し、
前記インプリント材が充填された前記ヘッドから前記インプリント材を前記基板に向けて吐出させ、
前記吐出によって前記基板上に供給された前記インプリント材に型を接触させた状態で前記基板上のインプリント材を硬化させ、
前記硬化させた前記インプリント材から前記型を引き離す、
ことを特徴とするインプリント方法。
【請求項１５】
前記収容部内に前記凝縮性ガスを液化させた液体を注入し、前記収容部内の前記液体を気化させることにより、前記ヘッド内と前記収容部内を凝縮性ガスで満たす、
ことを特徴とする、請求項１４に記載のインプリント方法。
【請求項１６】
請求項１４又は請求項１５に記載のインプリント方法によって、パターンを基板に形成する工程と、
前記工程で前記パターンを形成された前記基板を処理する工程と、を有する、
ことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体充填方法、インプリント方法、及び物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスやＭＥＭＳなどの微細化の要求が進み、従来のフォトリソグラフィー技術に加え、基板上のインプリント材を型で成形し、インプリント材のパターンを基板上に形成する微細加工技術が注目を集めている。この技術は、インプリント技術とも呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細な構造体を形成することができる。例えば、インプリント技術の１つとして、光硬化法がある。この光硬化法を採用したインプリント装置では、まず、基板上のインプリント領域であるショット領域に光硬化性のインプリント材を塗布する。次に、型のパターン領域とショット領域の位置合せを行いながら、型のパターン領域をインプリント材に接触（押印）させ、インプリント材をパターン領域に充填させる。そして、紫外線を照射して前記インプリント材を硬化させ、硬化したインプリント材から型を引き離すことにより、インプリント材のパターンが基板上のショット領域に形成される。
【０００３】
このようなインプリント技術において、前記ショット領域に前記インプリント材を塗布する工程において、液体である前記インプリント材を基板上に吐出する装置として、液体吐出ヘッド（以下、「ヘッド」とする。）を備えた液体吐出装置を使用する。
【０００４】
また、ヘッドと、液体を収容する液体収容ユニットとを一体に備えた液体吐出装置が知られている。ヘッドは、液体の吐出量を微量に制御するためにＭＥＭＳ等を用いており、その構造は微細かつ複雑になっている。
【０００５】
特許文献１には、液体収容ユニットを減圧して液体を充填する方法が提案されている。また、特許文献２では、微小な負圧を高い精度で維持してヘッドに液体を供給する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３３４９６３号公報
【特許文献２】特開２００８−２６０３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、及び特許文献２に開示される、圧力を調整して液体を充填（供給）する方法では、ヘッド内の気体が脱気した液体に接することで、気体が液体に溶解して、ヘッド内に液体を充填している。
【０００８】
しかし、ヘッド内の構造が微細かつ複雑であることによって、液体に溶解しない気体が気泡としてヘッド内に残存する。ヘッド内に気泡が残存している場合、ヘッド内に気泡が残存していない場合と比較して、液体を吐出する量がより少なくなり、吐出不良が発生するという問題があった。
【０００９】
よって、ヘッド内へ液体を充填する際に、ヘッド内に気泡が残存することを抑制する方法が望まれていた。
【００１０】
そこで本発明は、ヘッド内に気泡が残存することを抑制できる液体充填方法、インプリント方法、及び物品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の一側面としての液体充填方法は、第１液体を吐出するヘッドと前記第１液体を収容する収容部とを備える液体吐出装置に前記第１液体を充填する液体充填方法であって、前記ヘッド内と前記収容部内を凝縮性ガスで満たす工程と、前記凝縮性ガスで満たされた、前記ヘッドと前記収容部を密閉した状態で、前記ヘッド内と前記収容部内に前記第１液体を充填する充填工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ヘッド内に気泡が残存することを抑制できる液体充填方法、インプリント方法、及び物品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１に係るインプリント装置を示した図である。
【図２】実施例１に係る液体吐出装置を示した図である。
【図３】実施例１に係る液体吐出装置のヘッドを示した図である。
【図４】実施例１に係る液体吐出装置にインプリント材を充填する方法を示したフローチャートである。
【図５】実施例１に係る凝縮性ガスを示した図である。
【図６】実施例１に係るインプリント材を充填する工程を示した図である。
【図７】実施例１に係るインプリント材の充填後の液体吐出装置内の吐出部を示した図である。
【図８】実施例２に係る液体吐出装置を示した図である。
【図９】物品の製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して詳細に説明する。各図において、同一の部材については、同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例１】
【００１５】
図１を用いて、実施例１に係るインプリント装置の代表的な装置構成について説明する。インプリント装置１は、基板上に供給されたインプリント材を型と接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより、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。
【００１６】
ここで、インプリント材には、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）が用いられる。硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱等が用いられる。電磁波としては、例えば、その波長が１５０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される、赤外線、可視光線、紫外線などの光である。
【００１７】
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る。このうち、光により硬化する光硬化性組成物は、重合性化合物と光重合開始剤とを少なくとも含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を含有してもよい。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。
【００１８】
インプリント材は、スピンコーターやスリットコーターにより基板上に膜状に付与される。或いは液体噴射ヘッドにより、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付与されてもよい。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以下である。
【００１９】
基板は、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられ、必要に応じて、その表面に基板とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。基板としては、具体的に、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどである。
【００２０】
本実施例では、インプリント装置１は、光の照射によりインプリント材を硬化させる光硬化法を採用するものとして説明する。また、以下では、基板上のインプリント材に対して紫外線を照射する、後述の照射光学系の光軸に平行な方向をＺ軸とし、Ｚ軸に垂直な平面内で互いに直交する２方向をＸ軸及びＹ軸とする。
【００２１】
インプリント装置１は、図１に示すように、照射部２と、モールド保持機構３と、基板ステージ４と、液体吐出装置５と、制御部６と、倍率補正機構１８と、アライメント計測系２２とを有する。また、インプリント装置１は、基板ステージ４を載置するベース定盤２４と、モールド保持機構３を固定するブリッジ定盤２５と、ベース定盤２４から延設され、ブリッジ定盤２５を支持するための支柱２６とを有する。インプリント装置１は、モールド７を装置外部からインプリント装置１（モールド保持機構３）へ搬送するモールド搬送機構（不図示）と、基板１１を装置外部からインプリント装置１（基板ステージ４）へ搬送する基板搬送機構（不図示）とを有する。
【００２２】
照射部２は、光源（不図示）と照射光学系（不図示）を有し、照射光学系は後述の光学素子を組み合わせたものを備える。照射部２は、インプリント処理において、モールド７を介して、基板１１の上のインプリント材１４に紫外線（即ち、インプリント材１４を硬化させるための光）８を照射する。照射部２は、光源９と、光源９からの紫外線８をインプリント処理に適切な光の状態（光の強度分布、照明領域など）に調整するための光学素子（レンズ、ミラー、遮光板など）１０とを含む。本実施例では、光硬化法を採用しているため、インプリント装置１が照射部２を有している。但し、熱硬化法を採用する場合には、インプリント装置１は、照射部２に代えて、インプリント材（熱硬化性インプリント材）を硬化させるための熱源を有することになる。
【００２３】
モールド７は、矩形の外周形状を有し、基板１１に対向する面（パターン面）に３次元状に形成されたパターン（回路パターンなどの基板１１に転写すべき凹凸パターン）を備えたパターン部７ａを有する。モールド７は、紫外線８を透過させることが可能な材料、例えば、石英で構成される。
【００２４】
モールド７は、パターン面とは反対側の面（紫外線８が入射する入射面）に、モールド７の変形を容易にするためのキャビティ（凹部）７ｂを有する。キャビティ７ｂは、円形の平面形状を有する。キャビティ７ｂの厚さ（深さ）は、モールド７の大きさや材質に応じて設定される。
【００２５】
キャビティ７ｂは、モールド保持機構３に設けられた開口１７と連通し、開口１７には、開口１７の一部とキャビティ７ｂとで囲まれる空間１２を密閉空間とするための光透過部材１３が配置されている。空間１２の圧力は、圧力調整機構（不図示）によって制御される。例えば、モールド７を基板１１の上のインプリント材１４に押し付ける際に、圧力調整機構によって、空間１２の圧力を外部の圧力よりも高くして、モールド７のパターン部７ａを基板１１に対して凸形状に撓ませる。これにより、モールド７は、パターン部７ａの中心部から基板１１の上のインプリント材１４に接触する。そのため、パターン部７ａとインプリント材１４との間に気体（空気）が閉じ込められることが抑制され、パターン部７ａにインプリント材１４を効率的に充填させることができる。
【００２６】
モールド保持機構３は、真空吸着力や静電力によってモールド７を引き付けて保持するモールドチャック１５と、モールドチャック１５を保持してモールド７（モールドチャック１５）を移動させるモールド移動機構１６とを含む。モールドチャック１５及びモールド移動機構１６は、照射部２からの紫外線８が基板１１の上のインプリント材１４に照射されるように、中心部（内側）に開口１７を有する。
【００２７】
倍率補正機構１８は、モールドチャック１５に配置され、モールドチャック１５に保持されたモールド７の側面に力（変位）を加えてモールド７のパターン部７ａの形状を補正する（即ち、パターン部７ａを変形させる）。倍率補正機構１８は、例えば、電圧を加えると体積変化によって伸縮するピエゾ素子を含み、モールド７の各側面の複数箇所を加圧するように構成される。倍率補正機構１８は、モールド７のパターン部７ａを変形させることで、基板１１に形成されているショット領域の形状に対して、モールド７のパターン部７ａの形状を整合させる。
【００２８】
但し、倍率補正機構１８によって、基板１１に形成されているショット領域の形状に対してモールド７のパターン部７ａの形状を整合させることが困難である場合も考えられる。このような場合には、基板１１に形成されているショット領域も変形させて、モールド７のパターン部７ａの形状と基板１１に形成されているショット領域の形状との形状差を低減するようにしても良い。基板１１に形成されているショット領域を変形させるには、例えば、基板１１を加熱して熱変形させれば良い。
【００２９】
モールド移動機構１６は、基板１１の上のインプリント材１４へのモールド７の押し付け（押印）、又は、基板１１の上のインプリント材１４からのモールド７の引き離し（離型）を選択的に行うように、モールド７をＺ軸方向に移動させる。モールド移動機構１６に適用可能なアクチュエータは、例えば、リニアモータやエアシリンダを含む。モールド移動機構１６は、モールド７を高精度に位置決めするために、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていても良い。また、モールド移動機構１６は、Ｚ軸方向だけではなく、Ｘ軸方向やＹ軸方向にモールド７を移動可能に構成されていても良い。更に、モールド移動機構１６は、モールド７のθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置やモールド７の傾きを調整するためのチルト機能を有するように構成されていても良い。
【００３０】
インプリント装置１におけるモールド７の押印及び離型は、本実施形態のように、モールド７をＺ軸方向に移動させることで実現する。ただし、基板１１（基板ステージ４）をＺ軸方向に移動させることで実現させても良い。また、モールド７と基板１１の双方を相対的にＺ軸方向に移動させることで、モールド７の押印及び離型を実現しても良い。
【００３１】
基板ステージ４は、基板１１を保持して移動可能である。モールド７を基板１１の上のインプリント材１４に押し付ける際に、基板ステージ４を移動させることで基板１１とモールド７との位置合わせ（アライメント）を行う。基板ステージ４は、真空吸着力や静電力によって基板１１を引き付けて保持する基板チャック１９と、基板チャック１９を機械的に保持してＸＹ面内で移動可能とする基板移動機構２０とを含む。また、基板ステージ４には、基板ステージ４の位置決めの際に用いられる基準マーク２１が配置されている。
【００３２】
基板移動機構２０に適用可能なアクチュエータは、例えば、リニアモータやエアシリンダを含む。基板移動機構２０は、基板１１を高精度に位置決めするために、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていても良い。また、基板移動機構２０は、Ｘ軸方向やＹ軸方向だけではなく、Ｚ軸方向に基板１１を移動可能に構成されていても良い。更に、基板移動機構２０は、基板１１のθ（Ｚ軸周りの回転）方向の位置や基板１１の傾きを調整するためのチルト機能を有するように構成されていても良い。
【００３３】
液体吐出装置５は、予め設定されている供給量情報に基づいて、基板１１の上にインプリント材１４を供給する。また、液体吐出装置５から供給されるインプリント材１４の供給量（即ち、供給量情報）は、例えば、基板１１に形成されるインプリント材１４のパターンの厚さ（残膜の厚さ）やインプリント材１４のパターンの密度などに応じて設定される。
【００３４】
制御部６は、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータで構成され、メモリに格納されたプログラムに従ってインプリント装置１の全体を制御する。制御部６は、インプリント装置１の各部の動作及び調整などを制御することで基板上にパターンを形成するインプリント処理を制御する。制御部６は、インプリント装置１の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成しても良いし、インプリント装置１の他の部分とは別対で（別の筐体内に）構成しても良い。また、制御部６は、複数のコンピュータからなる構成としても良い。
【００３５】
アライメント計測系２２は、基板１１に形成されたアライメントマークと、モールド７に形成されたアライメントマークとのＸ軸及びＹ軸の各方向への位置ずれを計測する。制御部６は、アライメント計測系２２によって計測された位置ずれに基づいて、モールド７の位置と基板１１の位置とが互いに整合するように、基板ステージ４の位置を調整する。また、アライメント計測系２２は、モールド７のパターン部７ａの形状や基板１１に形成されたショット領域の形状を計測することも可能である。従って、アライメント計測系２２は、インプリント処理の対象となる基板１１の領域とモールド７のパターン部７ａとの間の整合状態を計測する計測部としても機能する。アライメント計測系２２は、本実施形態では、モールド７のパターン部７ａと基板１１に形成されたショット領域との形状差を計測する。
【００３６】
図２を用いて、実施例１に係る液体吐出装置を説明する。液体吐出装置５は、インプリント材等の液体（第１液体）を吐出する装置である。
【００３７】
液体吐出装置５は、液体であるインプリント材１４を収容する収容部５１を有する。また、液体吐出装置５は、収容部５１と、インプリント材１４を基板１１上に吐出するための複数の吐出部５３を備えるヘッド５２とを一体として備えている。吐出部５３は収容部５１と連通しており、収容部５１の内部に収納されたインプリント材１４を吐出する。また、通常、液体吐出装置５の製造工程において、収容部５１とヘッド５２とを組み合せて一体化した後に、収容部５１内及びヘッド５２内にインプリント材１４を充填する。
【００３８】
図３を用いて、実施例１に係る液体吐出装置５のヘッド５２を説明する。ヘッド５２には、複数の吐出部５３が構成されている。図３はヘッド５２が有する複数の吐出部５３の内、１つの吐出部５３を示している。吐出部５３は、吐出されるインプリント材１４の特性、体積、要求される精度によって適宜設計され、微細加工が施される。例えば、吐出部５３の直径は、１．０μｍ以上９９９μｍ以下である。また、吐出部５３には、インプリント材１４を吐出するためのダイヤフラム５５が構成されている。ダイヤフラム５５は弾性薄膜を含み、吐出部５３内のインプリント材１４の圧力を増加させることで、インプリント材１４を吐出することができる。
【００３９】
図４を用いて、実施例１に係る液体吐出装置に液体を充填する方法を説明する。Ｓ４０１では、凝縮性ガス２７を液化させた液体（第２液体）を収容部５１に注入する。ここで、凝縮性ガス２７は沸点以下に冷却することで液化する。凝縮性ガス２７を液化することにより、気体の状態に比べて体積が減少するため、収容部５１に容易に大量の凝縮性ガスを注入することができる。
【００４０】
図５を用いて、凝縮性ガス２７について説明する。凝縮性ガス２７は、大気圧における沸点が−１０℃以上２５℃以下、かつ２５℃における蒸気圧が０．１ＭＰａ以上０．４ＭＰａ以下である。例えば、凝縮性ガス２７として、１，１，１，３，３−ペンタフロロプロパン（ＣＦ３ＣＨ２ＣＨＦ２、以下、「ＰＦＰ」と記す。）を用いることができる。ＰＦＰは、大気圧における沸点が１５．３℃であり、２５℃における蒸気圧が０．１５ＭＰａである。大気圧下において１５．３℃以下に冷却するか、２５℃において、蒸気圧が０．１５ＭＰａ、すなわち大気圧に加え、５０ｋＰａの力をかけることによって液化する。
【００４１】
凝縮性ガス２７の他の例として、図５に示すように、以下のガス示性式（１）〜（１２）で表される凝縮性ガスも含まれ得る。
ＣＨ３（ＣＨ２）２ＣＨ３                        ・・・・・（１）
ＣＨＦ２（ＣＦ２）２ＣＦ３                      ・・・・・（２）
ＣＦ３ＣＨＦＣＦ２ＣＦ３                        ・・・・・（３）
ＣＨ（ＣＦ３）３                                ・・・・・（４）
ＣＦ３ＣＨＣＨ３ＣＦ３                          ・・・・・（５）
ＣＨ３（ＣＨ２）２ＣＦ３                        ・・・・・（６）
ｃ−（ＣＦ２）４                                ・・・・・（７）
ＣＦ３（ＣＦ２）２ＣＦ３                        ・・・・・（８）
ＣＨＦ２ＣＨＦＣＦ３                            ・・・・・（９）
ＣＦＣｌ３                                    ・・・・・（１０）
ＣＨＣｌＣＨＣＦ３                            ・・・・・（１１）
Ｃ（ＣＨ３）４                                ・・・・・（１２）
【００４２】
また、上記の凝縮性ガス以外であっても、沸点または蒸気圧が上記の条件を満たせば、凝縮性ガス２７に含まれ得る。
【００４３】
図６（ａ）を用いて、Ｓ４０１における収容部５１等について説明する。注入口５６は、収容部５１の、ヘッド５２がある場所とは異なる場所に設けられている。凝縮性ガス２７を液化させた液体２７ａを注入口５６より注入する。この際、ヘッド５２を上に向けておく。液体２７ａは空気２８より重いため収容部５１の下部にたまり、液体２７ａの体積と同じ体積の空気２８は吐出部５３から外に放出される。また、注入する液体２７ａの体積は収容部５１の体積の約１／１０とすることにより、収容部５１内には空気２８が残存している状態になる。
【００４４】
図４に戻りＳ４０２について説明する。Ｓ４０２では収容部５１の内部が常温（例えば、２３℃）になるように収容部５１を加熱して、凝縮性ガス２７を液化させた液体２７ａを気化させる。図６（ｂ）を用いて、Ｓ４０２における収容部５１について説明する。収容部５１の内部が常温になることにより、液体２７ａが気化する。液体２７ａが気化した凝縮性ガス２７は体積が約２００倍になる。通常、凝縮性ガス２７は空気２８よりも重いため、空気２８と共に余分な凝縮性ガス２７だけが吐出部５３から外部に出ていく。よって、収容部５１内に凝縮性ガス２７が満たされる。また、液体２７ａが気化する際に、気化熱により収容部５１の内部の温度が低下したり、吐出部５３が狭いために収容部５１の圧力が上昇したりすることがある。よって、液体２７ａがすべて気化しない可能性があり、気化しているかどうかを判断する必要がある。例えば、収容部５１の重量を測定して、液体２７ａを注入する前の重量とほぼ同じになれば液体２７ａがすべて気化したものと判断して、Ｓ４０２を終了することができる。
【００４５】
また、収容部５１内の凝縮性ガス２７の濃度は、９９％以上とすることが望ましい。よって、より確実に凝縮性ガス２７を収容部５１内に満たすために、Ｓ４０１とＳ４０２を複数回、繰り返しても良い。凝縮性ガス２７を収容部５１内に満たすために必要な繰り返し回数は、吐出部５３のサイズ、形状などによって異なる。よって、事前に実験等を行い、繰り返し回数をあらかじめ求めておいても良い。これにより、収容部５１内の凝縮性ガス２７の濃度を、例えば９９％以上といった高濃度にすることができる。
【００４６】
図４に戻りＳ４０３について説明する。Ｓ４０３では、ヘッド５２に密閉体５７を取り付け、吐出部５３を塞ぎ、収容部５１を密閉する。密閉体５７の材料は、例えば、イソプレンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、ポリカーバネート、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの樹脂材料、またはＳＵＳなどの金属材料及び、その混合物などである。図６（ｃ）を用いて、Ｓ４０３における収容部５１等について説明する。密閉体５７は、吐出部５３を全部、覆う形状になっている。密閉体５７をヘッド５２に取り付け、シールなどでヘッド５２に固定することにより、吐出部５３の全部が塞がれ、収容部５１が密閉される。
【００４７】
図４に戻りＳ４０４について説明する。Ｓ４０４では、インプリント材１４を注入口５６より注入する。図６（ｄ）を用いて、Ｓ４０４における収容部５１等について説明する。インプリント材１４を注入口５６より注入することにより、収容部５１の圧力が上昇し、凝縮性ガス２７の飽和蒸気圧を超える。そして、凝縮性ガス２７は、液化して液体２７ａとなる。凝縮性ガス２７を液化させた液体２７ａは体積が約１／３００以上１／１００以下となりインプリント材１４に溶解する。また、凝縮性ガス２７がすべて液化しない場合は、収容部５１内の温度が凝縮性ガス２７の沸点以下になるように収容部５１を冷却しても良い。また、収容部５１内の温度を測定するために、外部の温度測定器を用いても良いし、収容部５１に温度センサを設けても良い。これにより、凝縮性ガス２７はすべて液化して、インプリント材１４に溶解する。このとき、凝縮性ガス２７がすべて液化しているかどうかを判断する必要がある。例えば、収容部５１の重量を測定して、増加した重量から注入したインプリント材１４の重量を差し引いた重量が、凝縮性ガス２７が液化した液体の重量とみなすことができる。収容部５１の体積と等しい凝縮性ガス２７がすべて液化した液体の重量が増加すれば、凝縮性ガス２７がすべて液化したと判断して、Ｓ４０４を終了することができる。
【００４８】
図７を用いて、インプリント材を充填した後の吐出部５３を説明する。図７（ａ）は、本実施例の充填方法におけるンプリント材を充填した後の吐出部５３を示している。図７（ａ）に示すように、吐出部５３には気泡が残存することなく、インプリント材が充填されている。これは、収容部５１内を満たした凝縮性ガス２７がインプリント材１４に溶解したためである。また、収容部５１内において空気が残存して吐出部５３に気泡が残存する場合であっても、残存する気泡の体積は吐出量に影響が及ばない程度に減らすことができる。一方、図７（ｂ）は、比較例として従来の充填方法におけるンプリント材を充填した後の吐出部５３を示している。インプリント材１４と共に空気２８の気泡が吐出部５３に残存しており、気泡が残存した状態でインプリント材１４を吐出すると、予め設定されている供給量よりも少ない量のインプリント材１４が供給されるという問題がある。
【００４９】
図７（ａ）におけるインプリント材１４には、Ｓ４０４において凝縮性ガス２７を液化させた液体２７ａが含まれる。凝縮性ガス２７の分子量から気体から液体になるときの収縮率を求めると、インプリント材に対して約０．３以上１．０％以下の液体２７ａが含まれる。そして、液体２７ａを含むインプリント材１４は、ヘッド５２の材料との接触角が上がり撥液性となる。特に凝縮性ガス２７がＰＦＰなどのフッ素含有物の場合はその効果が顕著となる。フッ素含有物の凝縮性ガス２７の場合、液滴の表面に出てくる性質があるので、微量でも顕著な効果がある。また、フッ素含有物以外の凝縮性ガス２７の場合、組成を選択することにより、撥液性になるために必要な特性にすることもできる。よって、インプリント材１４が液体２７ａを含むことにより、液体２７ａを含まないインプリント材１４に比べて、吐出部５３の吐出口５４付近や吐出部５３の湾曲部に気泡が残存することが抑制される。また、液体２７ａを含むインプリント材１４は、吐出部５３内や吐出口５４付近に残存しにくくなり、ヘッド５２の洗浄が不要となる、またはヘッド５２の洗浄の回数が減少する。また、液体２７ａは、インプリント材１４と共に基板１１上に供給された後は、揮発するので基板１１上に残存することはない。
【００５０】
したがって、実施例１の液体充填方法を用いて液体を充填した液体吐出装置では、ヘッド５２内に気泡が残存することを抑制することができる。また、実施例１の液体充填方法を用いて液体を充填した液体吐出装置を適用したインプリント装置では、予め設定されている供給量のインプリント材を基板上に供給することができ、微細な線幅のパターンを高精度に形成することができる。
【実施例２】
【００５１】
次に実施例２に係る液体吐出装置及び液体充填方法について説明する。なお、ここで言及しない事項は、実施例１に従い得る。
【００５２】
図８を用いて、実施例２に係る液体吐出装置について説明する。図８（ａ）に示すように、実施例２に係る収容部５１には、注入口５６が設けられていない。これにより、注入口５６から収容部５１に異物が混入することを抑制することができる。
【００５３】
図４におけるＳ４０１で凝縮性ガス２７を液化させた液体２７ａを収容部５１に注入する際には、吐出部５３の一部から注入する。また、図４におけるＳ４０４でインプリント材１４を収容部５１に注入する際にも、吐出部５３の一部から注入する。また、液体２７ａ又はインプリント材１４を収容部５１に注入する際、複数の管（不図示）を用いて、複数の吐出部５３から注入しても良い。
【００５４】
また、図８（ｂ）に示すように、凝縮性ガス２７を液化させた液体２７ａ又はインプリント材１４を収容部５１に注入する際、密閉体５８を取り付けても良い。密閉体５８は、吐出部５３を一部、覆う形状になっている。密閉体５８の材料は、実施例１の密閉体５７の材料と同様である。密閉体５８をヘッド５２に取り付け、シールなどでヘッド５２に固定することにより、吐出部５３の一部が塞がれ、収容部５１が密閉される。これにより、一部の吐出部５３を密閉することができ、一部の吐出部５３から収容部５１に異物が混入することを抑制することができる。
【００５５】
したがって、実施例２の液体充填方法を用いて液体を充填した液体吐出装置では、ヘッド５２内に気泡が残存することを抑制することができる。また、実施例２の液体充填方法を用いて液体を充填した液体吐出装置を適用したインプリント装置では、所望な量の液体を基板上に供給することができ、微細な線幅のパターンを高精度に形成することができる。さらに、実施例２の液体充填方法を用いて液体を充填した液体吐出装置では、収容部に異物が混入することを抑制することができる。
【００５６】
（物品の製造方法）
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。
【００５７】
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、インプリント材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、インプリント材マスクは除去される。
【００５８】
次に、物品の具体的な製造方法について説明する。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１ｚ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。
【００５９】
図９（ｂ）に示すように、インプリント用の型４ｚ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１ｚと型４ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚは型４ｚ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４ｚを透して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。
【００６０】
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４ｚと基板１ｚを引き離すと、基板１ｚ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４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。
【００６１】
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。
【００６２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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