JP5520612B2

JP5520612B2 - ディスペンサを備えた転写装置、ディスペンサの吐出量検出方法、及びディスペンサの吐出量制御方法

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Publication number: JP5520612B2
Application number: JP2010000103A
Authority: JP
Inventors: 勇室伏; 光典小久保; 茂藤原; 裕喜杉浦
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2010-01-04
Filing date: 2010-01-04
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-01-04
Also published as: JP2011136540A

Description

本発明は、基板表面に液状樹脂を塗布するために用いるディスペンサを備えた転写装置、ディスペンサより吐出される液状樹脂の量を検出する吐出量検出方法、及びディスペンサより吐出する液状樹脂の量を制御する吐出量制御方法に関する。

近年、電子線描画法などで石英基板等に超微細な転写パターンを形成して型（「モールド」、「テンプレート」ともいう）を作製し、被成型品となる基板に型を所定の圧力で押圧して、当該型に形成された転写パターンを基板に転写するナノインプリント技術が開発され実用に供されている（例えば、非特許文献１参照）。

また、ナノメートルオーダーの微細なパターン（転写パターン）を低コストで成型する方法としてリソグラフィ技術を用いたインプリント法が考案され、大別すると熱インプリント法とＵＶインプリント法とに分類される。

このうち、ＵＶインプリント法では、基板表面にＵＶ硬化性樹脂を塗布し、更に基板表面に型を押しつけ、この状態で紫外線を照射してＵＶ硬化性樹脂を硬化させて、ナノメートルオーダーのパターンを基板表面に転写する。

また、特許文献１（特開２００８−９１８６５号公報）に記載されているように、ドロップオンデマンド方式により、必要な領域にＵＶ硬化性樹脂を塗布することが示されおり、ディスペンサにより、ＵＶ硬化性樹脂を塗布することが示されている。

特開２００８−９１８６５号公報

Precision Engineering Journal of the International Societies for Precision Engineering and Nanotechnology 25(2001) 192-199

ところで、上述した特許文献１に記載されている転写装置では、ディスペンサ（液体定量吐出装置）より吐出されるＵＶ硬化性樹脂の量にばらつきが発生する場合があり、このような場合には基板表面に適切な量となるＵＶ硬化性樹脂を塗布することができなくなり、高精度な微細転写を行うことができなくなるという欠点がある。ばらつきが発生する具体例として、ディスペンサより吐出させるＵＶ硬化性樹脂の量を調整用操作子を操作して設定する場合に、該調整用操作子の設定値を前日の運転時と同一の設定値とした場合でも、本日の運転時にはＵＶ硬化性樹脂の吐出量が前日と同一にならない場合等が挙げられる。

そこで、ディスペンサより吐出されるＵＶ硬化性樹脂の量のばらつきを抑制し、常に適量となるＵＶ硬化性樹脂を塗布したいという要望が高まりつつあった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ディスペンサより吐出されるＵＶ硬化性樹脂の量のばらつきを抑制することが可能なディスペンサを備えた転写装置、ディスペンサの吐出量検出方法、及びディスペンサの吐出量制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の転写装置は、ディスペンサを用いて基板表面に液状樹脂を塗布し、前記基板表面に型を押し当てて、前記型の表面に形成された微細形状を前記基板に転写する転写装置において、前記ディスペンサより吐出される液状樹脂の液滴を撮影する撮影手段と、前記撮影手段で撮影された液滴の画像データに基づいて、前記液滴の体積を演算する体積演算手段と、前記体積演算手段で演算された前記液滴の体積に基づいて、前記ディスペンサより吐出される液滴量に関連する情報を操作者に通知する通知手段と、を備え、前記ディスペンサは、ピエゾ素子の振動により、前記液状樹脂を一滴ずつ前記基板に供給し、前記撮影手段は、前記ディスペンサによる液状樹脂の吐出周期に同期した撮影周期で液滴を撮影し、前記体積演算手段は、前記液状樹脂の液滴の画像データから、前記液滴の投影面積を算出し、この投影面積に基づいて液滴の画像データを回転させた場合の回転体の体積を求めることにより、前記液滴の体積を演算し、更に、複数の液滴について得られる体積に基づいて単位時間当たりの液状樹脂の吐出量を算出することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、ディスペンサを用いて基板表面に液状樹脂を塗布し、前記基板表面に型を押し当てて、前記型の表面に形成された微細形状を前記基板に転写する転写装置において、前記ディスペンサより吐出される液状樹脂の液滴を撮影する撮影手段と、前記撮影手段で撮影された液滴の画像データに基づいて、前記液滴の体積を演算する体積演算手段と、前記体積演算手段で演算された前記液滴の体積に基づいて、前記ディスペンサより吐出される液状樹脂の量が予め設定した基準量となるように制御する吐出量制御手段と、を備え、前記ディスペンサは、ピエゾ素子の振動により、前記液状樹脂を一滴ずつ前記基板に供給し、前記撮影手段は、前記ディスペンサによる液状樹脂の吐出周期に同期した撮影周期で液滴を撮影し、前記体積演算手段は、前記液状樹脂の液滴の画像データから、前記液滴の投影面積を算出し、この投影面積に基づいて液滴の画像データを回転させた場合の回転体の体積を求めることにより、前記液滴の体積を演算し、更に、複数の液滴について得られる体積に基づいて単位時間当たりの液状樹脂の吐出量を算出することを特徴とする。

請求項３に記載のディスペンサの吐出量検出方法は、転写装置に用いられ基板表面に、ピエゾ素子の振動により液状樹脂を一滴ずつ吐出するディスペンサの、前記液状樹脂の吐出量を検出する吐出量検出方法において、撮影手段により前記ディスペンサより吐出される液滴を、該液滴の吐出周期に同期した撮影周期で撮影して該液滴の画像データを取得する段階と、前記液状樹脂の液滴の画像データから、前記液滴の投影面積を算出し、この投影面積に基づいて液滴の画像データを回転させた場合の回転体の体積を求めることにより、前記液滴の体積を演算する段階と、複数の液滴について得られる体積に基づいて単位時間当たりの液状樹脂の吐出量を算出する段階と、を備えたことを特徴とする。

請求項４に記載のディスペンサの吐出量検出方法は、転写装置に用いられ基板表面に、ピエゾ素子の振動により液状樹脂を一滴ずつ吐出するディスペンサの、前記液状樹脂の吐出量を検出する吐出量検出方法において、撮影手段により前記ディスペンサより吐出される液滴を、該液滴の吐出周期に同期した撮影周期で撮影して該液滴の画像データを取得する段階と、前記液状樹脂の液滴の画像データから、前記液滴の投影面積を算出し、この投影面積に基づいて液滴の画像データを回転させた場合の回転体の体積を求めることにより、前記液滴の体積を演算する段階と、複数の液滴について得られる体積に基づいて単位時間当たりの液状樹脂の吐出量を算出する段階と、前記液状樹脂の吐出量に基づいて、前記ディスペンサより吐出する液状樹脂の吐出量が適正な量となるように前記吐出周期を制御する段階と、を備えたことを特徴とする。

請求項１の発明に係る転写装置では、ディスペンサより吐出される液状樹脂の液滴を撮影手段により撮影し、更に、この液滴の画像に基づいて該液滴の体積を算出し、この体積に基づいてディスペンサより吐出される液滴量に関連する情報が操作者に通知される。「液滴量に関連する情報」とは、例えば、液滴の体積や、単位時間当たりに吐出される液滴量、単位時間当たりに吐出される液滴の個数等である。従って、操作者は、基板表面に塗布される液状樹脂の量を認識することができ、ディスペンサより吐出される液状樹脂の量が適切な量となるように調整することができる。

請求項２の発明に係る転写装置では、ディスペンサより吐出される液状樹脂の液滴を撮影手段により撮影し、また、この液滴の画像に基づいて該液滴の体積が算出される。更に、吐出量制御手段により、ディスペンサより吐出される液滴量が基準量となるように制御される。従って、ディスペンサより吐出される液状樹脂の量が常時基準量となるように制御されるので、液状樹脂を基板表面に対して均一に塗布することができる。

また、液滴の画像データから液滴の径（直径または半径）を求め、この径を所定の演算式（例えば、球の体積の演算式）に代入して液滴の体積を演算するので、液滴の画像データの径（図３に示すＬ１）を求めるという簡単な手法で液滴の体積を求めることができ、体積を算出する際の演算負荷を軽減することができる。

また、液滴の画像データから液滴の投影面積を求め、この投影面積に基づいて液滴の画像データを回転させたときの回転体の体積を算出し、算出した体積を液滴の体積とする。従って、ディスペンサより吐出された液状樹脂の液滴が空気抵抗を受けて上下方向に扁平した形状となった場合等においても、液滴の体積を高精度に求めることができ、ひいては液状樹脂の吐出量を高精度に求めることができる。

請求項３の発明に係る吐出量検出方法では、撮影手段によりディスペンサより吐出される液滴を撮影し、撮影した画像データに基づいて液滴の体積を演算し、この体積に基づいてディスペンサより吐出される液滴量を検出するので、ディスペンサより吐出される液状樹脂の量を高精度に検出することができる。

請求項４の発明に係る吐出量制御方法では、撮影手段によりディスペンサより吐出される液滴を撮影し、撮影した画像データに基づいて液滴の体積を演算し、この体積に基づいてディスペンサより吐出される液状樹脂の吐出量が適正な量となるように制御するので、常に基板表面に塗布される液状樹脂の量が適切な量となるように制御することができる。

本発明の実施形態に係る転写装置の構成を示す説明図である。本発明の実施形態に係る転写装置に設けられる制御装置の、詳細な構成を示すブロック図である。本発明の第１実施形態に係る転写装置の、カメラで撮影される画像を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係る転写装置の、液滴の体積算出処理の手順を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態に係る転写装置の、液滴の体積算出処理の手順を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態に係る転写装置の、カメラで撮影される画像を示す説明図である。本発明の第２実施形態に係る転写装置に係り、カメラで撮影される液滴の画像を回転させる様子を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る転写装置を模式的に示す構成図である。

図１に示すように、この転写装置１００は、該転写装置１００全体を支持して固定する下部固定台１１と、該下部固定台１１上に設けられた被成型品保持体１２と、該被成型品保持体１２に固定される被成型品１５を備えている。

更に、下部固定台１１に支持される少なくとも２つの支柱１７ａ，１７ｂと、各支柱１７ａ，１７ｂの上部に固定される上部固定台２４と、下部固定台１１と上部固定台２４の間に設けられ、各支柱１７ａ，１７ｂに沿って上下方向に移動する移動台１３と、該移動台１３の下面に固定される型保持体１４と、この型保持体１４の下部に固定される型１６を備えている。

型１６は、紫外線（ＵＶ）を透過する透明な材料（例えば、石英ガラス）で構成され、ナノオーダーの微細な転写パターンが形成されている。被成型品１５は、矩形な平板形状、或いは円形な平板形状をなす基板表面にＵＶ硬化性樹脂が塗布されて構成されている。そして、被成型品１５は被成型品保持体１２に保持され、型１６は型保持体１４に保持されるので、型保持体１４を支柱１７ａ，１７ｂに沿って下降させ、型１６を被成型品１５に押し当てた状態で紫外線を照射することにより、ＵＶ硬化性樹脂を硬化させ、微細パターンを被成型品１５に転写することができる。

また、被成型品１５と型１６との間となる領域にはＵＶ硬化性樹脂（液状樹脂）を吐出して被成型品１５の表面に滴下し、塗布するためのディスペンサ２０が設けられており、該ディスペンサ２０は、被成型品１５から一定の高さとなる平面上を２次元的に移動して（移動機構については図示省略）、被成型品１５の表面に対して均一にＵＶ硬化性樹脂を塗布する。なお、本実施形態では被成型品１５に対してディスペンサ２０が移動する例について示しているが、ディスペンサ２０を固定し、被成型品保持体１２を移動させることにより相対的に両者の位置関係を変更して被成型品１５の表面にＵＶ硬化性樹脂を塗布するように構成することも可能である。

また、ＵＶ硬化性樹脂を被成型品１５表面の複数の場所に滴下する場合には、被成型品保持体１２を移動させた方が、ディスペンサ２０とカメラ１８の位置が固定できるので都合が良い。

ディスペンサ２０が移動する場合には、ディスペンサ２０に取り付け治具を配置し、カメラ１８をこの取り付け治具に設置することにより、ディスペンサ２０を移動させてもディスペンサ２０とカメラ１８の位置を一定に保持することができる。

ディスペンサ２０は、ピエゾ素子等を用いて、液体状のＵＶ硬化性樹脂が充填されたノズルに対し周期的なパルス振動を供給し、該ノズルの先端部から１回の振動当たり１滴の液滴を吐出する。従って、ノズルの先端部から吐出されるＵＶ硬化性樹脂は、球形状、或いは上下方向に若干扁平した球形状の液滴となって下方に降下し、被成型品１５の表面に塗布されることになる。なお、ディスペンサ２０はピエゾ素子を使用するタイプのものに限定されず、ＵＶ硬化性樹脂を液滴状に吐出するタイプのものであれば、他のタイプのディスペンサでも良い。

ディスペンサ２０のＵＶ硬化性樹脂の吐出面よりもやや下方となる位置には、ＣＣＤ等のカメラ（撮影手段）１８が設けられ、該カメラ１８は、図中左側の支柱１７ａに取り付けられた調整ステージ２１，２２，２３に固定されている。そして、各調整ステージ２１，２２，２３を調整することにより、カメラ１８の撮影位置を転写装置１００の前後方向、左右方向、上下方向の３軸方向に適宜移動することができる。

また、カメラ１８が取り付けられる支柱１７ａに対向する支柱１７ｂには、該カメラ１８による撮影領域に照明光を照射するための照明１９が設けられ、該照明１９はブラケット２６により支柱１７ｂに固定されている。従って、ディスペンサ２０の下方で、ＵＶ硬化性樹脂が吐出される領域に照明１９による照明光が照射され、更に、この領域をカメラ１８によって撮影することができる。

カメラ１８によって撮影された画像データは、ディスペンサ２０より吐出されるＵＶ硬化性樹脂（液状樹脂）の液滴の体積を検出する処理を行う制御装置２５に転送される。

以下、図２に示すブロック図を参照して、制御装置２５の詳細な構成について説明する。図２に示すように、制御装置２５は、ＣＰＵ３７と、制御装置２５全体の制御に関するシステムプログラムが記憶されるＲＯＭ３２と、カメラ１８で撮影された画像データに基づく画像処理プログラム等の各種アプリケーションプログラムが記憶されるハードディスク３３と、ＣＰＵ３７の演算処理で使用する各種のデータを記憶するＲＡＭ３１を備えている。更に、カメラ１８（図１参照）で撮影された画像データを入力する入力Ｉ／Ｆ３４と、キーボード、マウス等の入力部３５と、ディスプレイ３６と、出力Ｉ／Ｆ３８、及びカメラ制御用Ｉ／Ｆ３９を備えている。

ＣＰＵ３７は、制御装置２５全体を総括的に制御する。特に、ハードディスク３３に記憶されている画像処理プログラムに基づいて、ディスペンサ２０より吐出される液滴の体積を演算する処理を実行する。図３は、カメラ１８で撮影される画像データＤ１を示す説明図であり、ＣＰＵ３７は、画像データＤ１が取得された際に、この画像データＤ１に基づいて液滴ｐの上端から下端までの距離Ｌ１を測定し、この距離Ｌ１を２等分した値を液滴ｐの半径ｒ１とし、この半径ｒ１に基づいて液滴ｐの体積を算出する。即ち、ディスペンサ２０より吐出されるＵＶ硬化性樹脂の液滴は、ほぼ球体形状であるものとし、距離Ｌ１をこの球体の直径と見なして、液滴ｐの体積を算出する。即ち、ＣＰＵ３７は、カメラ（撮影手段）１８で撮影された液滴ｐの画像データに基づいて、液滴ｐの体積を演算する体積演算手段としての機能を備える。

ディスプレイ３６は、画像処理データやその他の各種画像データを画面に表示する。特に、前述した手法で液滴ｐの体積が求められ、更に、この体積に基づいて単位時間当たりにディスペンサ２０より吐出される液滴量が求められた場合には、この液滴量（液滴量に関連する情報）が表示される。また、液滴ｐの体積自体（液滴量に関連する情報）を表示しても良い。

即ち、ディスプレイ３６は、液滴ｐの体積に基づいて、ディスペンサ２０より吐出される液滴量に関連する情報を操作者に通知する通知手段としての機能を備える。

次に、上述のように構成された本実施形態に係る転写装置１００にて、ディスペンサ２０より吐出される液滴の体積を算出する処理を、図４に示すフローチャートを参照して説明する。この処理は、例えば転写装置１００を作動させる前にディスペンサ２０より吐出されるＵＶ硬化性樹脂の量が適正な量（基準量）となるように校正する処理として実行される。

始めに、ＣＰＵ３７は、ステップＳ１１において、初期設定として、撮影回数を示す変数Ｎの値を「Ｎ＝１」に設定し、ＲＡＭ３１に記憶する。その後、ディスペンサ２０が予め設定した校正用の位置に移動する。そして、ＣＰＵ３７は、ステップＳ１２において、ディスペンサ２０よりＵＶ硬化性樹脂を一滴落とす制御を行う。

次いで、ＣＰＵ３７は、ステップＳ１３において、カメラ制御用Ｉ／Ｆ３９を介してカメラ１８に制御信号を送信し、カメラ１８による画像データの撮影を開始させる。前述したように、カメラ１８はディスペンサ２０の下方の領域を撮影可能な位置に設けられており、且つ、この領域には照明１９より照明光が照射されるので、ディスペンサ２０より吐出され、下方に落下するＵＶ硬化性樹脂の液滴がカメラ１８により撮影される。カメラ１８は、ディスペンサ２０より樹脂が滴下された後、適切なタイミングで滴下した液滴を撮影する。この際、ディスペンサ２０の吐出周期とカメラ１８の撮影周期や照明の発光周期を同期させることにより、一画面に一滴ずつ同一の場所を撮影することができる。その結果、例えば図３に示したように、ＵＶ硬化性樹脂の液滴ｐが撮影される。

ＣＰＵ３７は、ステップＳ１４において、液滴ｐを含む画像データＤ１を取得する。この処理では、カメラ１８で撮影された画像データＤ１を、入力Ｉ／Ｆ３４を介して取得し、ＲＡＭ３１に記憶する。

ＣＰＵ３７は、ステップＳ１５において、画像データＤ１に映されている液滴ｐに基づき、画像処理を実行して液滴ｐの上端から下端までの距離Ｌ１を測定する。

ＣＰＵ３７は、ステップＳ１６において、ステップＳ１５の処理で距離Ｌ１が測定できたか否かを判定する。即ち、図３に示したように、液滴ｐが球体形状をなしている場合には、距離Ｌ１を測定することができるのでステップＳ１６でＹＥＳ判定となるが、例えば、ディスペンサ２０より吐出されるＵＶ硬化性樹脂が、球体形状ではなく細い糸状となった場合には距離Ｌ１を測定することができず、ステップＳ１６でＮＯ判定となる。この場合には、ディスペンサ２０より吐出されるＵＶ硬化性樹脂の量が異常であるものと判断して、ステップＳ２２の処理にてディスプレイ３６にエラー情報を表示する。これにより、ＵＶ硬化性樹脂の吐出量に異常が生じていることを操作者に通知することができる。

ＣＰＵ３７は、距離Ｌ１を測定できた場合に（ステップＳ１６でＹＥＳ）ステップＳ１７において、上記の処理で求めた距離Ｌ１を２等分して液滴ｐの半径ｒ１を求める。この処理では、ディスペンサ２０より吐出される液滴ｐは球体形状であるものと見なした場合に、液滴ｐの上端から下端までの距離Ｌ１は液滴ｐの直径となるので、これを２等分することにより、半径ｒ１を求める。

ＣＰＵ３７は、ステップＳ１８において、半径ｒ１に基づいて液滴ｐの体積Ｖ１を算出する。具体的には、「（４／３）π（ｒ１）^３」の演算式（所定の演算式）により、体積Ｖ１を求める。

ＣＰＵ３７は、ステップＳ１９において、変数Ｎが「３０」（「３０」は予め設定した繰り返し回数）となったか否かを判定する。Ｎが３０に達していない場合には、ステップＳ２１においてＮをインクリメントし、ステップＳ１２の処理に戻る。

他方、ステップＳ１９の処理にて変数Ｎが「３０」となった場合には、ＣＰＵ３７は、液滴ｐの体積Ｖ１の、３０回分のデータに基づいて、単位時間当たり（例えば、１秒間当たり）の、ＵＶ硬化性樹脂の吐出量を算出する。更に、算出した吐出量のデータをディスプレイ３６に表示する。こうして、ＵＶ硬化性樹脂の単位時間当たりの吐出量を操作者に認識させることができるのである。なお、本実施形態では体積Ｖ１の測定回数を「３０」としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、測定回数を１回または３０以外の複数回とすることもできる。

このようにして、本発明の第１実施形態に係る転写装置１００では、ディスペンサ２０より吐出されるＵＶ硬化性樹脂の液滴ｐをカメラ１８で撮影し、更に撮影された画像データＤ１に基づき、液滴ｐが球体形状であると仮定して、該液滴ｐの体積Ｖ１を求め、求めた体積Ｖ１に基づいて、ディスペンサ２０より単位時間当たりに吐出されるＵＶ硬化性樹脂の量を演算し、操作者に通知する。従って、操作者は転写装置１００を作動させる前に、ディスペンサ２０より所定量のＵＶ硬化性樹脂が吐出されているか否かを認識することができる。その結果、ＵＶ硬化性樹脂の吐出量に変動が発生している場合には、これを調整することにより、所望する吐出量に設定することができる。

また、ＵＶ硬化性樹脂が糸状に吐出される場合等、ＵＶ硬化性樹脂の吐出量に異常が発生している場合には、エラー表示することにより、異常の発生を即時に操作者に認識させることができる。

次に、上述した第１実施形態の変形例について説明する。前述した第１実施形態では、ディスペンサ２０より単位時間当たりに吐出されるＵＶ硬化性樹脂の量をディスプレイ３６に表示して、操作者に知らせるようにしたが、制御装置２５で求められたＵＶ硬化性樹脂の吐出量をディスペンサ２０にフィードバックさせて、ＵＶ硬化性樹脂の吐出量を自動調整するように構成することも可能である。

つまり、図４のステップＳ２０の処理で、１秒間当たりのＵＶ硬化性樹脂の吐出量が求められた場合には、この吐出量のデータを出力Ｉ／Ｆ３８を介してディスペンサ２０に送信し、該ディスペンサ２０にてＵＶ硬化性樹脂の吐出量が基準値となるように調整することにより、ＵＶ硬化性樹脂の吐出量を適正な量に自動調整することができる。例えば、制御装置２５で求められた単位時間（例えば１秒間）当たりのＵＶ硬化性樹脂の吐出量が、基準値よりも多い場合には、ディスペンサ２０が出力するパルス数を低減させ、これとは反対に基準値よりも少ない場合にはパルス数を増加させることにより、単位時間当たりのＵＶ硬化性樹脂の単位時間当たりの吐出量が基準値となるように自動制御することが可能となる。

この場合には、ＣＰＵ３７は、液滴ｐの体積に基づいて、ディスペンサ２０より吐出する液状樹脂（ＵＶ硬化性樹脂）の量が予め設定した基準量となるように制御する吐出量制御手段としての機能を備える。

次に、本発明の第２実施形態に係る転写装置について説明する。第２実施形態では、前述した第１実施形態と対比して、撮影された画像データに基づいて液滴ｐの体積を算出する方法が相違する。以下、第２実施形態に係る液滴の体積の算出手順について説明する。

図６は、カメラ１８で撮影した画像データＤ２を示す説明図である。前述した第１実施形態では、液滴ｐは球体形状であると仮定して体積を算出したが、実際には落下する液滴ｐは空気の抵抗を受けるので、上下方向に若干変形した形状となる場合がある。

そこで、第２実施形態では、液滴ｐの画像データから該液滴ｐの投影面積を算出し、この投影面積に基づいて液滴ｐの画像データを回転させた場合の回転体の体積を求め、求めた体積を液滴ｐの体積Ｖ２とする。

以下、第２実施形態に係る転写装置で液滴の体積を算出する手順を、図５に示すフローチャートを参照して説明する。

上述した第１実施形態と同様に、図５に示す処理は、例えば転写装置１００を作動させる前にディスペンサ２０より吐出されるＵＶ硬化性樹脂の量が適正な量となるように校正する処理として実行される。

始めに、ＣＰＵ３７は、ステップＳ３１において、初期設定として、撮影回数を示す変数Ｎの値を「Ｎ＝１」に設定し、ＲＡＭ３１に記憶する。その後、ディスペンサ２０が予め設定した校正用の位置に移動する。そして、ＣＰＵ３７は、ステップＳ３２において、ディスペンサ２０よりＵＶ硬化性樹脂を一滴落とす制御を行う。

次いで、ＣＰＵ３７は、ステップＳ３３において、カメラ制御用Ｉ／Ｆ３９を介してカメラ１８に制御信号を送信し、カメラ１８による画像データの撮影を開始させる。前述したように、カメラ１８はディスペンサ２０の下方の領域を撮影可能な位置に設けられており、且つ、この領域には照明１９より照明光が照射されるので、ディスペンサ２０より吐出され、下方に落下するＵＶ硬化性樹脂の液滴がカメラ１８により撮影される。カメラ１８は、ディスペンサ２０より樹脂が滴下された後、適切なタイミングで滴下した液滴を撮影する。この際、ディスペンサ２０の吐出周期とカメラ１８の撮影周期や照明の発光周期を同期させることにより、一画面に一滴ずつ同一の場所を撮影することができる。その結果、例えば図６に示したように、ＵＶ硬化性樹脂の液滴ｐが撮影される。

ＣＰＵ３７は、ステップＳ３４において、液滴ｐを含む画像データＤ２を取得する。この処理では、カメラ１８で撮影された画像データＤ１を、入力Ｉ／Ｆ３４を介して取得し、ＲＡＭ３１に記憶する。

ＣＰＵ３７は、ステップＳ３５において、画像データＤ２に映されている液滴ｐの画像に基づき、画像処理を実行することにより液滴ｐの投影面積を求める。この処理では、例えば、画像データＤ２を複数のピクセルに分割し、液滴ｐの画像が占めるピクセル数に基づいて該液滴ｐの投影面積を求めることができる。

ＣＰＵ３７は、ステップＳ３６において、図７に示すように液滴ｐの画像の中心軸を設定し、この中心軸を中心として液滴ｐを回転させた場合に得られる回転体の体積Ｖ２を、ステップＳ３５の処理で算出した投影面積を用いて積分処理により求める。その結果、上下方向に扁平した形状を有する液滴ｐの体積Ｖ２を求めることができる。

ＣＰＵ３７は、ステップＳ３７において、変数Ｎが「３０」となったか否かを判定する。Ｎが３０に達していない場合には、ステップＳ３９においてＮをインクリメントし、ステップＳ３２の処理に戻る。

他方、ステップＳ３７の処理にて変数Ｎが「３０」となった場合には、ＣＰＵ３７はステップＳ３８において、液滴ｐの体積Ｖ２（ステップＳ３６の処理で求めた回転体の体積）の、３０回分のデータに基づいて、単位時間当たり（例えば、１秒間当たり）の、ＵＶ硬化性樹脂の吐出量を算出する。更に、算出した吐出量のデータをディスプレイ３６に表示する。こうして、ＵＶ硬化性樹脂の単位時間当たりの吐出量を操作者に認識させることができるのである。なお、第２実施形態においても前述した第１実施形態と同様に、体積Ｖ２の測定回数は「３０」に限定されるものではなく、１回または３０以外の複数回とすることができる。

このようにして、本発明の第２実施形態に係る転写装置１００では、ディスペンサ２０より吐出されるＵＶ硬化性樹脂の液滴ｐをカメラ１８で撮影し、更に撮影された画像データＤ２に基づき、液滴ｐの投影面積を求め、更に、液滴ｐの画像を回転させたときの回転体の体積を求め、求めた体積が液滴ｐの体積Ｖ２であるものとして、ディスペンサ２０より単位時間当たりに吐出されるＵＶ硬化性樹脂の量を演算し、操作者に通知する。従って、操作者は転写装置１００を作動させる前に、所定量のＵＶ硬化性樹脂が吐出されているか否かを認識することができる。その結果、ＵＶ硬化性樹脂の吐出量に変動が発生している場合には、これを調整して所望する吐出量に設定することができる。

以上、本発明のディスペンサを備えた転写装置、ディスペンサの吐出量検出方法、及びディスペンサの吐出量制御方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

本発明は、ディスペンサより吐出されるＵＶ硬化性樹脂の量を均一に調整する上で極めて有用である。

１１下部固定台
１２被成型品保持体
１３移動台
１４型保持体
１５被成型品
１６型
１７ａ，１７ｂ支柱
１８カメラ（撮影手段）
１９照明
２０ディスペンサ
２１〜２３調整ステージ
２４上部固定台
２５制御装置
２６ブラケット
３１ＲＡＭ
３２ＲＯＭ
３３ハードディスク
３４入力Ｉ／Ｆ
３５入力部
３６ディスプレイ
３７ＣＰＵ
３８出力Ｉ／Ｆ
３９カメラ制御用Ｉ／Ｆ
１００転写装置

Claims

ディスペンサを用いて基板表面に液状樹脂を塗布し、前記基板表面に型を押し当てて、前記型の表面に形成された微細形状を前記基板に転写する転写装置において、
前記ディスペンサより吐出される液状樹脂の液滴を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段で撮影された液滴の画像データに基づいて、前記液滴の体積を演算する体積演算手段と、
前記体積演算手段で演算された前記液滴の体積に基づいて、前記ディスペンサより吐出される液滴量に関連する情報を操作者に通知する通知手段と、
を備え、
前記ディスペンサは、ピエゾ素子の振動により、前記液状樹脂を一滴ずつ前記基板に供給し、
前記撮影手段は、前記ディスペンサによる液状樹脂の吐出周期に同期した撮影周期で液滴を撮影し、
前記体積演算手段は、前記液状樹脂の液滴の画像データから、前記液滴の投影面積を算出し、この投影面積に基づいて液滴の画像データを回転させた場合の回転体の体積を求めることにより、前記液滴の体積を演算し、更に、複数の液滴について得られる体積に基づいて単位時間当たりの液状樹脂の吐出量を算出することを特徴とするディスペンサを備えた転写装置。
ディスペンサを用いて基板表面に液状樹脂を塗布し、前記基板表面に型を押し当てて、前記型の表面に形成された微細形状を前記基板に転写する転写装置において、
前記ディスペンサより吐出される液状樹脂の液滴を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段で撮影された液滴の画像データに基づいて、前記液滴の体積を演算する体積演算手段と、
前記体積演算手段で演算された前記液滴の体積に基づいて、前記ディスペンサより吐出される液状樹脂の量が予め設定した基準量となるように制御する吐出量制御手段と、
を備え、
前記ディスペンサは、ピエゾ素子の振動により、前記液状樹脂を一滴ずつ前記基板に供給し、
前記撮影手段は、前記ディスペンサによる液状樹脂の吐出周期に同期した撮影周期で液滴を撮影し、
前記体積演算手段は、前記液状樹脂の液滴の画像データから、前記液滴の投影面積を算出し、この投影面積に基づいて液滴の画像データを回転させた場合の回転体の体積を求めることにより、前記液滴の体積を演算し、更に、複数の液滴について得られる体積に基づいて単位時間当たりの液状樹脂の吐出量を算出することを特徴とするディスペンサを備えた転写装置。
転写装置に用いられ基板表面に、ピエゾ素子の振動により液状樹脂を一滴ずつ吐出するディスペンサの、前記液状樹脂の吐出量を検出する吐出量検出方法において、
撮影手段により前記ディスペンサより吐出される液滴を、該液滴の吐出周期に同期した撮影周期で撮影して該液滴の画像データを取得する段階と、
前記液状樹脂の液滴の画像データから、前記液滴の投影面積を算出し、この投影面積に基づいて液滴の画像データを回転させた場合の回転体の体積を求めることにより、前記液滴の体積を演算する段階と、
複数の液滴について得られる体積に基づいて単位時間当たりの液状樹脂の吐出量を算出する段階と、
を備えたことを特徴とするディスペンサの吐出量検出方法。
転写装置に用いられ基板表面に、ピエゾ素子の振動により液状樹脂を一滴ずつ吐出するディスペンサの、前記液状樹脂の吐出量を検出する吐出量検出方法において、
撮影手段により前記ディスペンサより吐出される液滴を、該液滴の吐出周期に同期した撮影周期で撮影して該液滴の画像データを取得する段階と、
前記液状樹脂の液滴の画像データから、前記液滴の投影面積を算出し、この投影面積に基づいて液滴の画像データを回転させた場合の回転体の体積を求めることにより、前記液滴の体積を演算する段階と、
複数の液滴について得られる体積に基づいて単位時間当たりの液状樹脂の吐出量を算出する段階と、
前記液状樹脂の吐出量に基づいて、前記ディスペンサより吐出する液状樹脂の吐出量が適正な量となるように前記吐出周期を制御する段階と、
を備えたことを特徴とするディスペンサの吐出量制御方法。