(57)【要約】【課題】基板主面に配線を形成する配線形成技術において、微細かつアスペクト比の制御された配線を高いスループットで形成することのできる技術を提供する。【解決手段】ステージ１０上に載置した基板Ｗの上部にワイヤＣＷをクランプしたガイドクランプ３３を通過させ、端部クランプ１３で押さえることにより、基板主面に沿ってワイヤＣＷを張り渡す。余分なワイヤをカッタ１４で切断し、ワイヤＣＷに直交するように導電性ペーストＰを塗布することでワイヤを固定する。その後、基板をベーク処理することにより、ワイヤＣＷ表面の低融点金属が融解して基板Ｗに固着するとともに、導電性ペーストＰが焼成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が導電性材料により形成された細線状の配線材料を基板の主面に沿って配設する配設工程と、
前記導電性材料を熱により融解させ前記基板の主面に固着させる固着工程と
を備えたことを特徴とする配線形成方法。
【請求項２】
前記配線材料は、芯線を該芯線よりも低融点の前記導電性材料で被覆したものである請求項１に記載の配線形成方法。
【請求項３】
前記芯線が導電性を有する請求項２に記載の配線形成方法。
【請求項４】
前記導電性材料が金属である請求項２または３に記載の配線形成方法。
【請求項５】
前記配設工程後、前記固着工程の前に、前記基板主面に塗布液を塗布して前記配線材料を前記基板主面に固定する塗布工程を備える請求項１ないし４のいずれかに記載の配線形成方法。
【請求項６】
前記固着工程では、前記配線材料を加熱して前記導電性材料を融解させる請求項１ないし５のいずれかに記載の配線形成方法。
【請求項７】
前記固着工程では、前記配線材料に通電して発熱させることで前記導電性材料を融解させる請求項１ないし４のいずれかに記載の配線形成方法。
【請求項８】
基板を保持する基板保持手段と、
表面が導電性材料により形成された細線状の配線材料を供給する供給手段と、
前記基板保持手段に保持された前記基板の主面に沿って前記配線材料を配設する配設手段と、
前記導電性材料を加熱して融解させ前記基板の主面に固着させる加熱手段と
を備えることを特徴とする配線形成装置。
【請求項９】
前記配設手段により前記配線材料を配設された前記基板主面に塗布液を塗布して前記配線材料を前記基板主面に固定する塗布手段をさらに備える請求項８に記載の配線形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板主面に配線を形成する配線形成方法および配線形成装置に関するものであり、特に微細な配線を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板に所定の配線を形成する技術分野においては、特に数十μｍ程度の微細な線幅の配線を形成するに際して、配線材料を含む塗布液をインクジェット法やスクリーン印刷法によって基板に塗布することでこのような微細な配線を形成する技術が知られている。例えば特許文献１に記載の技術においては、太陽電池素子用の半導体基板表面にスクリーン印刷法により導電性ペーストを塗布することによって集電用電極を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０６２０７９号公報（例えば、図１、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような配線形成技術の適用が期待される技術分野では、特に上記した太陽電池などの光電変換素子における集電用電極のように、配線の幅に対する配線の厚みの比（アスペクト比）が適切に制御された配線が求められる場合がある。しかしながら、上記のように塗布による配線形成方法では、一度に大量の塗布液を塗布すると線幅が広がってしまうため、微細な線幅でしかも厚みのある配線を得るためには少しずつの塗布作業を繰り返して行う必要があり、アスペクト比の制御された配線を高いスループットで形成することが原理的に難しいという問題があった。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板主面に配線を形成する配線形成技術において、微細かつアスペクト比の制御された配線を高いスループットで形成することのできる技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明にかかる配線形成方法は、上記目的を達成するため、表面が導電性材料により形成された細線状の配線材料を基板の主面に沿って配設する配設工程と、前記導電性材料を熱により融解させ前記基板の主面に固着させる固着工程とを備えたことを特徴としている。このように構成された発明では、細線状の配線材料を基板主面に沿って配設することで、所望の配線パターンを基板上に形作ることができる。そして、配線材料表面の導電性材料を熱により融解させることで、形成された配線パターンを基板主面に固着させることができる。そのため、基板に形成される配線のアスペクト比については配線材料の断面形状によって制御することができ、配線形成のスループットについても塗り重ねによって厚さを出す従来技術に比べて高くすることが可能である。
【０００７】
この発明においては、前記配線材料は、例えば芯線を該芯線よりも低融点の前記導電性材料で被覆したものであってもよい。このようにすれば、芯線の融点を越えない温度に加熱することによって、芯線により配線の断面形状を維持しつつ導電性材料を基板主面に密着させて、アスペクト比が高く電気的特性の優れた配線を形成することができる。このよう芯線材料としては、例えば金属線、炭素繊維線、ガラス繊維線などを用いることができる。
【０００８】
特に、前記芯線が例えば金属線のように導電性を有するものである場合には、芯線および表面の導電性材料が一体として導電性を担うこととなるので、配線の電気抵抗を小さくすることができる。このような金属材料としては金、銅、アルミニウム、ステンレス等を好適に用いることができる。また、前記導電性材料としても金属を用いることができる。これにより配線の電気抵抗を低く抑えることができる。このような金属材料としては特に低融点の金属が好ましく、例えばスズ、ハンダ合金、インジウム等を好適に用いることができる。
【０００９】
また、前記配設工程後であって前記固着工程の前に、前記基板主面に塗布液を塗布して前記配線材料を前記基板主面に固定する塗布工程をさらに備えるようにしてもよい。こうすることで、基板主面に配設された配線材料が固着される前に変形したり位置が変動するのを防止することができる。また、塗布液として例えば固化後に導電性を有する導電性ペースト等を用いた場合には、配線材料によって形成される微細な配線と、導電性ペーストによって形成される断面積の大きな配線とが混在した配線パターンを形成することが可能となる。
【００１０】
この方法は、特に太陽電池基板に集電電極を形成する際に有効である。すなわち、配設工程では多数の配線材料を略平行に基板主面に配設しておき、塗布工程ではこれらと交わるように例えば導電性ペーストを塗布液として塗布し、固着工程で配線材料表面の導電性材料が融解させ基板主面に固着させる。基板に固着された配線材料は高アスペクト比のフィンガー電極となる一方、導電性ペーストは固着前の配線材料を仮固定する機能を有するとともに、固着後はフィンガー電極と交わる断面積の大きなバス電極として機能する。このように、この配線形成方法を適用すれば、電気的特性の優れた太陽電池を少ない工数で製造することが可能となる。
【００１１】
また、前記固着工程における配線材料の加熱方法としては、例えば前記配線材料を外部から加熱する方法（本明細書では「傍熱法」と称する）が考えられる。この方法の具体的態様としては、例えば基板主面に配設された配線材料の近傍にヒーターなどの加熱手段を配置したり、配線材料を配設された基板をベーク炉内で焼成することができる。また、他の方法としては前記配線材料に通電して発熱させる方法（本明細書では「直熱法」と称する）が考えられ、その具体的態様としては、基板主面に沿って張り渡した配線材料の両端に電極を当接させ、該電極から配線材料に電流を流すことができる。
【００１２】
また、この発明にかかる配線形成装置は、上記目的を達成するため、基板を保持する基板保持手段と、表面が導電性材料により形成された細線状の配線材料を供給する供給手段と、前記基板保持手段に保持された前記基板の主面に沿って前記配線材料を配設する配設手段と、前記導電性材料を加熱して融解させ前記基板の主面に固着させる加熱手段とを備えることを特徴としている。このように構成された発明では、上記した配線形成方法の発明と同様に、基板に形成される配線のアスペクト比については配線材料の断面形状によって制御しつつ、高いスループットで配線形成を行うことができる。
【００１３】
この場合において、前記配設手段により前記配線材料を配設された前記基板主面に塗布液を塗布して前記配線材料を前記基板主面に固定する塗布手段をさらに設けてもよい。こうすることで、固着前の配線材料を固定することができる。また、塗布液として固化後に導電性を有するもの用いることで、種々の配線パターンを形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明にかかる配線形成方法および配線形成装置によれば、細線状の配線材料を基板主面に沿って配設するとともに、配線材料表面の導電性材料を熱により融解させて基板主面に固着させるので、配線材料の断面形状によって基板に形成される配線のアスペクト比を制御するとともに高いスループットで配線形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明にかかる配線形成装置の第１実施形態の主要構成を示す図である。
【図２】図１の配線形成装置を斜め上から見た図である。
【図３】第１実施形態における配線形成処理を示すフローチャートである。
【図４】配線形成処理における各部の動作を模式的に示す図である。
【図５】ペースト塗布後の基板の状態を示す図である。
【図６】この実施形態におけるワイヤの断面構造を示す図である。
【図７】ベーク処理後のワイヤの断面形状の例を示す図である。
【図８】この発明にかかる配線形成装置の第２実施形態を示す図である。
【図９】第２実施形態における配線形成処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１はこの発明にかかる配線形成装置の第１実施形態の主要構成を示す側面図である。また、図２は図１の配線形成装置を斜め上から見た図である。この配線形成装置１は、例えば表面に光電変換層が形成された単結晶シリコンウエハなどの基板Ｗの一主面Ｗａ上に導電性を有する電極配線を形成し、例えば太陽電池として利用される光電変換デバイスを製造する装置である。すなわち、この装置１は、例えば光電変換デバイスの光入射面に電極配線を形成するという用途に好適に使用することができる。この明細書においては、直交座標軸Ｘ、ＹおよびＺ軸をそれぞれ図１および図２のように定義する。この定義によれば、Ｘ−Ｙ平面は水平面を表し、Ｚ方向は鉛直方向上向きを意味する。
【００１７】
この配線形成装置１では、上面が基板Ｗとほぼ同じサイズを有し基板Ｗを載置可能なステージ１０が設けられている。ステージ１０の上部には、加熱プレート１１、１対の走査ノズル１２，１２、１対の端部クランプ１３，１３がそれぞれ設けられている。
【００１８】
加熱プレート１１はステージ１０に載置される基板Ｗを加熱するためのものであり、ヒータ１１１を内蔵するとともにその下面がステージ１０の上面１０ａと対向するように配置されている。また、走査ノズル１２，１２は、ペースト供給部２から供給される導電性ペーストを下端に設けられた吐出口から吐出するとともに、一体としてＹ方向に走査移動自在に構成されている。また、端部クランプ１３，１３は、Ｘ方向における基板Ｗの両端部の上方にそれぞれ設けられて、Ｙ方向の長さが基板ＷのＹ方向長さよりも長い板状の部材である。端部クランプ１３，１３は昇降自在となっており、最も下降した状態ではその下面１３ａが基板Ｗの周縁部と当接して基板Ｗをステージ１０に押し付ける作用をする。
【００１９】
また、Ｘ方向におけるステージ１０の両端部には上端部が鋭利な刃となった１対のカッタ１４，１４が設けられている。カッタ１４，１４は昇降自在となっており、必要に応じてその上端部がステージ１０上の基板Ｗの上面Ｗａよりも上側まで上昇することで、後述するようにして基板Ｗ上に張架されるワイヤを切断する。
【００２０】
ステージ１０の側方には、ワイヤ供給部３が設けられている。ワイヤ供給部３は、直径１０〜１００μｍ程度の極細のワイヤＣＷを送出するワイヤ送出ブロック３１、ガイドノズル３２およびガイドクランプ３３を、形成すべき配線の数（以下では配線数を８とするがこれに限定されない）に対応して複数組（この例では８組）備えている。ワイヤ送出ブロック３１は、ワイヤＣＷを巻回されたボビン３１１と、該ボビン３１１を回転自在に軸支する支持台３１２と、支持台３１２からステージ１０に向かって延びるアーム３１３を有しており、形成すべき配線の本数と同数のワイヤ送出ブロック３１がＹ方向に等間隔で並べられている。アーム３１２の先端はワイヤＣＷを挿通するためリング状に形成されている。
【００２１】
ガイドノズル３２は、上面にワイヤＣＷを挿通させるためのガイド溝（図示省略）を設けた本体３２１と、該本体３２１からワイヤ送出ブロック３１に向かって延びるアーム３２２とを有しており、形成すべき配線の本数と同数のガイドノズル３２がＹ方向に等間隔で並べられている。アーム３２２の先端はワイヤＣＷを挿通するためリング状に形成されている。ボビン３１１から引き出されるワイヤＣＷは、ワイヤ送出ブロック３１側のアーム３１３からガイドノズル３２側のアーム３２２を経て、その先頭部ＣＷａがガイドノズル３２により位置決めされてステージ１０の近くに突き出されている。
【００２２】
Ｙ方向におけるガイドノズル３２の配列ピッチは可変となっており、基板Ｗ上に形成すべき配線の配列ピッチと同じに設定される。これによりワイヤＣＷは配線の配列ピッチに相当するピッチでステージ１０の近くに位置決めされる。一方、ワイヤ送出ブロック３１の配列ピッチについては、ワイヤ送出ブロック３１とガイドノズル３２との間でアーム３１３、３２２を介してワイヤの受け渡しを行うことでピッチ変換をすることができるので、配線の配列ピッチに関係なくボビン３１１のサイズ等に応じて任意に設定することができる。
【００２３】
ガイドノズル３２とステージ１０との間には、Ｙ方向に沿って延設されるとともに上下方向に開閉自在に構成され、閉状態でガイドノズル３２により保持されたワイヤＣＷの先端部をクランプ保持するガイドクランプ３３が設けられている。ガイドクランプ３３は、閉じられた状態でステージ１０の上方を横切って基板Ｗの一方端側（図１において右側）から他方端側（図１において左側）に向けてＸ方向に移動可能となっている。つまり、ガイドクランプ３３は、複数のガイドノズル３２にそれぞれ保持された複数のワイヤＣＷの先端部を一括してクランプした状態でステージ１０の右上方から左上方に向けて水平移動する。
【００２４】
ガイドクランプ３３の移動につれて、ワイヤＣＷがボビン３１１から引き出される。したがって、ガイドクランプ３３がステージ１０の左上方まで移動した状態では、各ボビン３１１から引き出されたワイヤＣＷが基板Ｗの上方に平行に張り渡された状態となる。
【００２５】
なお、図１および図２において、各部材の近傍に付した点線矢印は、当該部材の移動方向を表している。ただし、図１において、Ｙ方向、つまり図１紙面に垂直な方向に移動する操作ノズル１２の移動方向の記載を省略している。
【００２６】
また、この配線形成装置１は、上記各構成を形成して後述する配線形成処理を実行する制御部６および上記各構成を駆動するための駆動機構７を備えている。上記した配線形成装置１の各構成の動作は、この制御部６および駆動機構７が作動することによって実現されている。
【００２７】
次に、上記のように構成された配線形成装置１の動作について説明する。以下に示す配線形成処理は、太陽電池用の光電変換層を形成された基板Ｗの表面に、フィンガー電極と呼ばれる細く互いに平行な複数の電極と、これらのフィンガー電極に直交する断面積の大きいバス電極と呼ばれる電極とからなる集電電極を形成するための処理である。この配線形成処理は、制御部６が予め用意された制御プログラムを実行して装置各部を動作させることによって実現される。
【００２８】
図３は第１実施形態における配線形成処理を示すフローチャートである。また、図４は配線形成処理における各部の動作を模式的に示す図である。なお、図４の各小図では、以下に説明する工程の実行後における各部材の位置を模式的に示すとともに、当該工程の次の工程で移動する部材についてその移動方向を破線矢印によって示している。
【００２９】
まず、配線形成装置１の初期化を行う（ステップＳ１０１）。この装置における初期化状態は、図１および図２に示す状態から基板Ｗを除いた状態である。すなわち、初期化状態では、加熱プレート１１および端部クランプ１３がステージ１０の上方に、またカッタ１４がステージ１０の下方に退避した状態となっている。また、ガイドクランプ３３はステージ１０とガイドノズル３２との間に位置して開いた状態である。また、走査ノズル１２は図１紙面奥側に退避した位置にある。さらに、ガイドノズル３２からは、ボビン３１１から引き出されたワイヤＣＷの先頭部ＣＷａが突き出した状態となっている。
【００３０】
この状態で、外部から処理対象となる基板Ｗを搬入しステージ１０に載置する（ステップＳ１０２）。続いて、ガイドクランプ３３を閉じて、８組のガイドノズル３２のそれぞれから突き出された８本のワイヤ先端部ＣＷａを一括クランプする（ステップＳ１０３、図４（ａ））。そして、ワイヤをクランプしたまま、ガイドクランプ３３を基板Ｗの上を通過させて（−Ｘ）方向に反対側まで移動させる（ステップＳ１０４、図４（ｂ））。これにより、ワイヤＣＷが基板Ｗの上部に張架される。ガイドノズル３２によってワイヤ間のピッチが一定に保たれており、８本のワイヤＣＷは基板上部に平行に張架される。
【００３１】
次に、端部クランプ１３，１３を下降させて基板Ｗに当接させることにより、ワイヤＣＷを基板Ｗの端部に押し付けてクランプする（ステップＳ１０５、図４（ｃ））。これにより、８本のワイヤＣＷは基板表面Ｗａに沿ってＸ方向に互いに平行に配置された状態となる（配設工程）。
【００３２】
こうして基板Ｗ上でワイヤＣＷの両端が端部クランプ１３によってクランプされると、ガイドクランプ３３はワイヤのクランプを解除して初期位置に戻り、ガイドノズル３２から突き出されたワイヤを新たにクランプする。ワイヤ切断前にクランプしておくことにより、次回のワイヤの張架をスムーズに行うことができる。なお、左端に移動したガイドクランプ３３の解除を行う前に、ワイヤ先端を保持する機構を別途設けてもよい。また、ガイドクランプをもう１組設け、左側に移動したガイドクランプについては当該位置にとどめてクランプを維持したまま、もう１組のガイドクランプでガイドノズル３２近傍のワイヤをクランプするようにしてもよい。
【００３３】
そして、カッタ１４をステージ１０の端面に沿って上昇させて、端部クランプ１３の端面から延びるワイヤＣＷを切断する（ステップＳ１０６）。続いて、走査ノズル１２，１２から導電性ペーストＰを吐出させながら、端部クランプ１３，１３の内側直近位置を通過するように、走査ノズル１４，１４を（−Ｙ）方向、つまり図１および図４において紙面奥側から手前側に向かって移動させる（ステップＳ１０７、図４（ｄ））。
【００３４】
図５はペースト塗布後の基板の状態を示す図である。この図では端部クランプ１３の記載を省略している。走査ノズル１４，１４の移動方向（Ｙ方向）は、基板上に張り渡されたワイヤＣＷの張架方向（Ｘ方向）に直交する方向である。したがって、走査ノズル１４，１４から吐出されたペーストＰは、Ｘ方向における基板Ｗの両端部近傍において、基板主面Ｗａに張り渡されたワイヤＣＷの上に塗布される。これにより、基板上では、ペーストＰによってワイヤＣＷの両端部近傍が仮固定されて動かない状態となる（塗布工程）。すなわち、端部クランプ１３，１３による基板端部でのワイヤのクランプを解除することができる（ステップＳ１０８）。この時点で、基板主面Ｗａ上にはワイヤＣＷおよび導電性ペーストＰが所望のパターンに対応して配設されていることとなる。
【００３５】
端部クランプ１３，１３を上方に退避させた後、代わって加熱プレート１１を下降させて基板主面Ｗａに近接させ、基板主面Ｗａに配設されたワイヤＣＷおよび導電性ペーストＰを所定の温度に加熱し、ワイヤＣＷおよびペーストＰに対するベーク処理を行う（ステップＳ１０９；固着工程）。
【００３６】
この実施形態において使用するワイヤＣＷは、少なくともその表面が導電性材料からなるものであり、特に低融点の導電性材料からなるものである。このような構成では、ベーク処理によってワイヤ表面の導電性材料が融解し、ワイヤＣＷが基板Ｗに固着するとともに電気的に導通する。融解によりワイヤの形状が大きく崩れないような材料およびベーク条件とすることで、基板Ｗに張り渡されたワイヤＣＷがほぼそのままの形状で基板Ｗに固着して、微細な電極配線（フィンガー電極）として機能することになる。融解した導電性材料がワイヤと基板との隙間に回り込むことで両者の接触面積が大きくなり、低い電気抵抗が得られる。また、基板Ｗに塗布された導電性ペーストＰがベーク処理により焼成されることで、より幅広でフィンガー電極と交わるバス電極として機能することになる。
【００３７】
すなわち、ベーク処理を行うことで、基板Ｗに張り渡したワイヤＣＷおよび塗布したペーストＰが電極として機能するようになる。基板Ｗ表面に絶縁膜が形成されている場合でも、ベーク処理を行うことによって、絶縁層を破って基板と電極との導通を確保する（ファイアスルー）ことが可能となる。こうして電極を形成された基板Ｗを装置１から搬出することにより（ステップＳ１１０）、配線形成処理が完了する。
【００３８】
図６はこの実施形態におけるワイヤの断面構造を示す図である。また、図７はベーク処理後のワイヤの断面形状の例を示す図である。この実施形態において使用するワイヤＣＷは、例えば以下のような断面構造を有するものである。図６（ａ）に例示するワイヤＣＷ１は、金属製の芯線９１１の表面を、芯線９１１より低融点の金属表面層９１２によって被覆したいわゆるクラッドワイヤである。ここで、芯線９１１としては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、真ちゅう、ステンレスなど導電性に優れた材料が好ましい。一方、表面層９１２には、芯線９１１より低く導電性も良好なスズ、鉛、ハンダ合金、インジウムなどを用いることができる。このようなワイヤＣＷ１は、例えば無電解めっきや表面層９１２となる金属を溶融させた中に芯線９１１をくぐらせることによって得ることができる。
【００３９】
図７（ａ）に示すように、ベーク処理によって表面層９１２が基板主面Ｗａに融着することで、ワイヤＣＷ１と基板主面Ｗａとの導通が確保される。このとき、芯線９１１の融点よりも低い温度でベーク処理を行うことにより、芯線９１１の断面形状は変化しない。すなわち、ベーク処理によって得られる配線の断面形状は、ほぼ芯線９１１の断面形状に近いものとなる。つまり、芯線９１１の断面形状および表面層９１２の厚さによって配線の断面形状をコントロールすることができ、所望のアスペクト比の配線を得ることが可能となる。
【００４０】
また、図６（ｂ）に例示するワイヤＣＷ２は、その全体がスズ、ハンダ合金などの低融点金属９２１によって形成されたものである。また、ベーク処理において表面を融解させるに足りるだけの加熱を行うことが可能であれば、例えば銀、銅、真ちゅうなどを用いてもよい。このような構成であっても、ベーク処理における温度や時間などの条件を適切に設定することで、当初の形状に近い形状を維持した状態で基板Ｗに固着させることが可能である。
【００４１】
また、図６（ｃ）に例示するワイヤＣＷ３では、細い芯線９３１を厚い表面層９３２で被覆したものである。このような構造では、電気伝導は主に断面積の大きな表面層９３２が担うことになるので、芯線９３１には必ずしも導電性を必要としない。この意味において、芯線９３１は適当な引っ張り強度と形状を維持する作用とがあれば絶縁体であってもよく、例えばガラス繊維や炭素繊維、導電性は低いが引っ張り強度の高い鋼線などを用いてもよい。特に、熱によるワイヤの伸縮に起因する配線の曲がりや基板Ｗからの浮きなどの乱れを防止するためには、熱膨張率の小さな材料が好ましい。
【００４２】
図７（ｂ）に示すように、芯線９３１が細く表面層９３２が厚い場合には、ベーク処理によって表面層９３２が融解するといわゆるダレを生じて配線の断面形状が崩れアスペクト比が低下しやすい。したがって、この場合にはベーク処理における温度や時間の管理が配線の断面形状を保持する上で重要である。
【００４３】
また、図６（ｄ）に例示するワイヤＣＷ４は、芯線９４１を複数の素線による撚り線とし、これに表面層９４２を被覆したものである。この場合も、芯線９４１は導電性材料、絶縁材料のいずれでも構わない。このような構成とすれば、図７（ｃ）に示すように、表面層９４２が融解しても配線の断面形状が大きく崩れることは避けられる。
【００４４】
以上説明したように、この実施形態では、基板Ｗ上に微細かつアスペクト比が適切に制御された配線を形成するために、表面が比較的低融点の導電性材料で形成されたワイヤＣＷを基板主面Ｗａに沿って張り渡し、これを加熱してワイヤ表面を融解させワイヤを基板に固着させることで配線形成を行っている。このような構成によれば、ワイヤの断面形状によって配線のアスペクト比を制御性よく制御することができ、また塗布液の塗り重ねによる配線形成技術に比べて高いスループットで配線を形成することができる。
【００４５】
また、ワイヤＣＷを配設した基板Ｗにペースト状の塗布液を塗布してワイヤＣＷを固定することにより、ベーク処理前に形成した配線パターンが崩れることがない。そして、塗布されたペーストも、焼成されることにより配線として使用することが可能となる。
【００４６】
次に、この発明にかかる配線形成装置の第２実施形態について説明する。上記した第１実施形態では、基板Ｗに沿って配設したワイヤＣＷに加熱プレート１１を近接させワイヤＣＷを外部から加熱する、本明細書にいう「傍熱法」によってワイヤ表面の導電性材料を融解させ基板Ｗに固着させた。これに対して、以下に説明する第２実施形態では、ワイヤＣＷ自身を発熱させる「直熱法」によってワイヤ表面を融解させて基板Ｗに固着させる。
【００４７】
図８はこの発明にかかる配線形成装置の第２実施形態を示す図である。また、図９は第２実施形態における配線形成処理を示すフローチャートである。まずその動作について、第１実施形態との相違点を説明する。なお、第２実施形態の配線形成装置の構成のうち、第１実施形態と共通する部分に関しては同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
第１実施形態における配線形成処理のうち、ステージ１０に載置した基板Ｗの上部にワイヤＣＷを張り渡し、端部クランプでクランプしてカッタ１４で切断するところまで（図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０６）は、第２実施形態の配線形成処理でも全く同じである（図９のステップＳ２０１〜Ｓ２０６）。これ以降の動作が異なっている。
【００４９】
図８（ａ）に示すように、第２実施形態においては、ワイヤ切断後、切断されたワイヤＣＷの両端をクランプしている端部クランプ４３，４３間に電流源４４を電気的に接続する（ステップＳ２０７）。端部クランプ４３は導電性材料で構成される。したがって、電流源４４、一方の端部クランプ４３、基板主面Ｗａ上のワイヤＣＷ、他方の端部クランプ４４を経由して電流源４４に戻る導電経路が形成され、ワイヤＣＷに電流が流れる。適宜に設定された電流を流すことでジュール熱によるワイヤＣＷの温度上昇が生じ、その表面が融解して基板主面Ｗａに固着する。
【００５０】
したがって、この時点でワイヤＣＷは基板表面に固定されてフィンガー電極が形成されており、端部クランプ４３によるクランプを解除して基板Ｗを搬出することができる（ステップＳ２０８、Ｓ２０９）。ペースト塗布によるワイヤの固定は必要ないので、バス電極を形成するための導電性ペースト塗布については本装置とは別の塗布装置を用いて行うことができる。また、ワイヤに対するベーク処理は原理的に不要であるが、ペーストの焼成のためにベーク処理を行う場合には、塗布装置とは別のベーク装置を用いることができる。そのため、この実施形態の配線形成装置では、加熱プレート、走査ノズル、ペースト供給部およびこれらを駆動するための機構が不要である。これらの構成が不要である点およびワイヤに通電するための構成を要するという点以外は、第１実施形態と共通の装置構成を用いることができる。もちろん、第２実施形態の装置においてもペースト塗布やベーク処理を行うようにしても構わない。この場合、図９のステップＳ２０７の実行後にペースト塗布を行い、ステップＳ２０８の実行後にベーク処理を行うことになる。
【００５１】
上記のようにワイヤによる配線形成、導電性ペースト塗布、ベーク処理の各工程をそれぞれ別の装置によって行うと、１つの基板に対する処理のために１つの装置が占有される時間が短くなる。このことは、複数枚の基板に対する処理を連続して行う場合のスループットを大きく向上させることに寄与する。また、形成する配線の種類によってはペースト塗布、ベーク処理の少なくとも一方を省くことができる場合があり、これによりさらにスループットが向上する。
【００５２】
形成される配線のアスペクト比については、第１実施形態と同様に、使用するワイヤＣＷの構造によって制御することが可能である。ワイヤＣＷとしては、第１実施形態において説明したものと同様の構造を有するものを使用することが可能である。
【００５３】
ここで、第２実施形態において、基板Ｗ上に配設された複数のワイヤＣＷに通電する際の取り扱いについて説明しておく。複数のワイヤを並列接続して通電した場合、特定のワイヤへの電流集中によって当該ワイヤが断線したり、他のワイヤが十分に加熱されなくなるおそれがある。このような問題に対応するために、例えば以下のようにすることができる。
【００５４】
例えば図８（ｂ）に示すように、端部クランプ４３のうちの一方をワイヤ１本ずつに対応させて電気的に分離しておき、分離された端部クランプ４３１〜４３８のそれぞれに、電流源４４１〜４４８を１つずつ接続するようにしてもよい。このようにすれば、各ワイヤにそれぞれ適正な電流が流れるので、上記のような問題は生じない。
【００５５】
また、図８（ｃ）に示すように、電気的に分離された端部クランプ４３１〜４３８の各々に、それぞれ抵抗器４５１〜４５８を介して単一の電圧源４６が接続されるようにしてもよい。この場合にも、各ワイヤに流れる電流が抵抗器４５１〜４５８によって制限されるので、上記問題を回避することができる。
【００５６】
また、図８（ｄ）に示すように、電気的に分離された端部クランプ４３１〜４３８に対して単一の電流源４４を設け、スイッチ４７によって電流を供給するワイヤを順次切り替えてゆくようにしても同様の効果が得られる。これらの構成において、他方側の端部クランプ４３については、複数のワイヤを電気的に短絡する構成であっても構わない。
【００５７】
以上のように、この発明にかかる配線形成装置の第２実施形態では、基板主面Ｗａに沿って張り渡したワイヤＣＷに電流を流すことによって発熱させ、表面を融解させることで基板に固着させるようにしている。このような構成によれば、上記した第１実施形態の装置と同様に、微細かつ所望のアスペクト比の配線を高いスループットで形成することが可能である。
【００５８】
以上説明したように、上記各実施形態においては、ステージ１０が本発明の「基板保持手段」として機能している。また、ワイヤＣＷが本発明の「配線材料」に相当しており、ワイヤ供給部３が本発明の「供給手段」として機能している。また、この実施形態では、ガイドノズル３２、ガイドクランプ３３および端部クランプ１３（４３）が一体として本発明の「配設手段」として機能している。また、第１実施形態における加熱プレート１１および第２実施形態における電流源４４等が、いずれも本発明の「加熱手段」として機能している。
【００５９】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、基板Ｗ上に８本の配線を等間隔に形成しているが、配線の形成本数やピッチはこれに限定されない。また、例えば、１本のワイヤのみを供給するワイヤ供給部を備え、複数の配線を順番に形成するようにしてもよい。
【００６０】
また、上記実施形態では、断面形状が略円形であるワイヤを用いて配線を形成しているが、断面形状を適宜変更することで、形成される配線の断面形状やアスペクト比を任意に制御することが可能である。
【００６１】
また、上記実施形態では、基板の上部に加熱プレートを設ける、あるいはワイヤに電流を流すことによってワイヤ表面の導電性材料を加熱し融解させているが、例えば基板を載置するステージをホットプレートとして、ステージからワイヤを加熱するようにしてもよい。またペースト塗布後のベーク処理を他の装置で行うようにしてもよい。
【００６２】
また、基板に沿って配設されたワイヤが特に基板中央部で浮き上がらないようにするために、ステージの上面に僅かな曲率を設けて上に凸となるような形状としてもよい。
【００６３】
また、上記第１実施形態においては、基板Ｗに導電性ペーストを塗布する１対の走査ノズル１４，１４を設けているが、走査ノズルの個数についてはこれに限定されず、形成すべきパターンに応じて１つまたは３つ以上設けてもよい。
【００６４】
また、上記第１実施形態では、基板に配設されたワイヤを導電性ペーストによって固定し、焼成後に該導電性ペーストを電極として機能させているが、単にワイヤを固定するという目的のためには、ペーストが導電性を有することは必須の要件ではない。その意味において、例えば非導電性の保護膜となる材料を塗布してもよい。また、上記第２実施形態では、基板に配設されたワイヤに直流電流を流して加熱しているが、交流電流を流すようにしてもよい。特に、高周波電流を流すようにすれば、表皮効果によって電流が表面に集中し、ワイヤ表面の温度を選択的に上昇させることが期待される。
【００６５】
また、上記実施形態は、フィンガー電極とバス電極とを直交させた電極を有する太陽電池モジュールを製造するための装置に本発明を適用したものであるが、本発明の適用対象はこれに限定されず、微細な配線形成を必要とする種々の用途に本発明を適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
この発明は、基板主面に微細な配線形成する装置および方法に適用可能であり、特に配線のアスペクト比を制御することが必要な場合に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
３  ワイヤ供給部（供給手段）
１０  ステージ（基板保持手段）
１１  加熱プレート（加熱手段）
１３，４３  端部クランプ（配設手段）
３２  ガイドノズル（配設手段）
３３  ガイドクランプ（配設手段）
４４  電流源（加熱手段）
ＣＷ  ワイヤ（配線材料）
Ｗ  基板
【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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