(57)【要約】      （修正有）【課題】ノズルから配線材料を含む塗布液を吐出して、基板上に過不足無く配線パターンを形成することができる配線形成装置を提供する。【解決手段】基板との相対移動方向と交差する方向に沿って複数の吐出口２７が配列されているノズル１を用い、各吐出口２７からの電極材料を一斉に吐出することによって、ノズル１と基板との間の1回の相対移動で、基板面に相対移動方向に沿って延びる多数本の電極を一斉に形成する配線形成装置において、ノズル１内部に各吐出口２７の吐出を個別に制御するためのピストン２８及びピストン制御機構を設ける。【選択図】図３
2015015292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が載置される基板載置台と、
該基板載置台に載置された基板の基板面に対して配線材料を含む塗布液を吐出する塗布ノズルと、
該塗布ノズルと前記基板載置台のいずれか一方を他方に対して相対移動させる相対移動機構を備え、
前記塗布ノズルは、前記相対移動機構による相対移動方向と交差する方向に沿って配列された複数の吐出口と、各吐出口より塗布液の吐出を個別に制御するために各吐出口対応に設けられた複数のピストンと、各ピストンの駆動を個別制御するピストン制御機構とを有し、
前記各ピストンは、前記基板載置台に載置された基板が、前記相対移動機構による相対移動によって前記塗布ノズルの下方を通過する動作に同期して、所望の配線パターンに合わせて前記ピストン制御機構によって個別に駆動制御されることを特徴とする配線形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の配線形成装置において、
前記ピストン制御機構は、加圧して供給されたピストン駆動媒体を貯留して、各ピストン駆動室へピストン駆動媒体を送り出す流路が接続されたピストン駆動媒体室と、
該ピストン駆動媒体室内に設置されて、その外周部に塗布する配線パターンに合わせた形状のピストン制御パターンが形成されたピストン制御ロッドと、
前記ピストン制御ロッドを回転駆動するピストン制御ロッド駆動モータとを有し、
前記基板載置台の移動と同期して、前記ピストン制御ロッドを回転制御して、前記ピストン制御パターンが前記ピストン駆動媒体室の各流路の開口部を個別に開閉制御することによって、前記ピストンの個別駆動制御を行うことを特徴とする配線形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の配線形成装置において、
前記ピストン制御ロッドは、円筒状の本体とその外周面にピストン制御パターンが取り付けられた回転体であり、その回転軸を塗布ノズルの長手方向(Ｙ軸方向)に合わせて両端が塗布ノズル内の軸受け部に支持されて、ピストン駆動媒体室内に設置されており、
前記ピストン制御パターンは、前記ピストン制御ロッドの外周表面に半径方向の厚さが一定に形成され、前記ピストン制御パターンの外周表面は前記ピストン駆動媒体室の底部に形成されたピストン駆動室への流路の開口部と接触、或いは、僅かに間隔を保持するように構成されていることを特徴とする配線形成装置。
【請求項４】
請求項２に記載の配線形成装置において、
前記ピストン駆動室内のピストンの下部には、基板面への塗布前に予め各ピストン駆動室に対応して設けられた材料導入路を経由して配線材料を含む塗布液を充填しておき、基板面への塗布開始後には前記ピストン駆動媒体室の各流路の開口部を前記ピストン制御パターンが塞がない間は、前記ピストン駆動媒体が前記ピストン駆動室のピストンを押し下げて各吐出口より塗布液の吐出を個別に制御することを特徴とする配線形成装置。
【請求項５】
請求項２、または４に記載の配線形成装置において、ピストン駆動媒体は空気、窒素等のガス、水、電極材料に対して不溶な液体、または電極材料中に含まれる液体成分であることを特徴とする配線形成装置。
【請求項６】
請求項２、または３に記載の配線形成装置において、
前記吐出口とは別に前記ピストン駆動室内部へ塗布液を充填する塗布液供給経路を有し、前記基板へ塗布液を塗布する前に前記塗布液供給経路からピストン駆動室内部へ塗布液を充填することを特徴とする配線形成装置。
【請求項７】
請求項６に記載の配線形成装置において、
塗布液回収機構を有し、前記塗布液充填時に吐出口から吐出される塗布液を回収することを特徴とする配線形成装置。
【請求項８】
請求項６に記載の配線形成装置において、
吐出口を塞いで塗布液が吐出されるのを防ぐ吐出口キャップ機構を有し、前記塗布液充填時に前記吐出口キャップ機構によって吐出口から塗布液が吐出されるのを防ぐことを特徴とする配線形成装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかの請求項に記載の配線形成装置において、
前記吐出口近傍に付着した不要な塗布液を洗浄するノズル洗浄機構を有することを特徴とする配線形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に配線パターンを形成する配線形成装置に関する。特に、太陽電池素子における電極パターンの形成において好適な配線形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００５−３５３８５１号公報（特許文献１）には、基板上に配線パターンを形成した素子の一例として、p型とn型の半導体層を接合してなる半導体基板の一対の基板面に、受光面電極（おもて面電極）、裏面電極を形成した片面受光型の太陽電池素子が記載されている。加えて、特許文献１には、これら電極パターンの基板面に対する形成方法として、スクリーン印刷法が用いられていることが記載されている。
【０００３】
また、特開２０１１−１９８９８２号公報（特許文献２）には、太陽電池素子における電極パターンの形成方法として、ノズルからパターン材料（配線材料）を含むペースト状の塗布液（電極材料）を連続的に吐出して、基板面に電極パターンを描画する方法が記載されている。加えて、特許文献２には、特にフィンガー電極と称される多数本の細い電極を基板上に形成する場合は、基板との相対移動方向と交差する方向に向かって液溜め空間に連通した複数の吐出口が配列されているノズルを用い、各吐出口から電極材料を一斉に吐出することによって、ノズルと基板との間の1回の相対移動で、基板面に相対移動方向に沿って延びる多数本の細い電極を一括形成する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３５３８５１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１９８９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載されているような太陽電池素子では、電極パターンを形成する半導体基板には、例えばシリコンウェハーのようなリジッドな薄板基板が利用される。そのため、電極パターンの半導体基板に対するスクリーン印刷中に、そのスキージの印圧によって半導体基板が割れることがあり、太陽電池素子の製造では、歩留まり低下の要因となっている。また、電極パターンが模られているスクリーン印刷版は、定期的に洗浄・交換する必要があり、コスト上昇の要因となっている。
【０００６】
これに対して、特許文献２に記載されている太陽電池素子における電極パターンの形成方法では、基板面に対しノズルを非接触状態にして電極パターンを形成できるので、スクリーン印刷法の場合のような基板割れは生じない。また、スクリーン印刷版のような消耗品の洗浄・交換に起因するコストも抑えられる。
【０００７】
しかし、その一方で、特許文献２に記載されている電極パターンの形成方法では、各吐出口からの電極材料の吐出制御はノズル単位の一括制御となるため、基板上に同時に形成される全てのフィンガー電極の配線パターンの長さは、ノズルと基板との間の相対移動量に対応して同一となる。
【０００８】
また、太陽電池素子の半導体基板の作製には、シリコン・インゴットを薄くスライスしたウェハーが利用される。その際、ウェハーの形状は、多結晶のシリコンウェハーを用いる場合は四角形にできるが、単結晶のシリコンウェハーを用いる場合は、ウェハーを切り出すシリコン・インゴットの製造上から、円形のウェハーになる。そこで、円形のウェハーからできるだけ面積の大きな基板を切り取りながら、太陽電池素子をパネルに並べたときには無駄な隙間を可能な限り小さくするため、円形のウェハーは四角形の四隅を少しだけ切り取られた八角形の基板に加工されて利用される。
【０００９】
そのため、特許文献２に記載されている電極パターンの形成方法を用いて、このような八角形の半導体基板にフィンガー電極のパターンを形成しようとした場合、ノズルの各吐出口からの電極材料の吐出制御がノズル単位の一括制御になってしまうため、八角形の半導体基板面に過不足無くフィンガー電極を形成することができない。仮に、八角形の半導体基板面に過不足無くフィンガー電極を形成しようとすると、その四角形の四隅を切り取った辺縁部やその周辺の装置部分にも電極材料が吐出されてしまうことになる。この結果、フィンガー電極を形成するための電極材料がその反対面側の電極パターンや半導体層にも付着してしまうことがあり、短絡等の不良発生原因になりかねない。
【００１０】
そこで、本発明は、基板の移動方向と交差する方向に沿って複数の吐出口が配列されているノズルを用い、各吐出口から電極材料を一斉に吐出することによって、ノズルと基板との間の1回の相対移動で、基板面に相対移動方向に沿って延びる多数本の細い電極を一斉に形成する配線形成装置において、上述した太陽電池素子の八角形の半導体基板のような特殊基板であっても、基板上に過不足無く配線パターンを形成することができ、不良の低減をはかれる配線形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
この場合、特殊基板としては、八角形の基板に限らず、ノズルと基板との間の相対移動に係り、その相対移動方向と交差するとともに、ノズルに形成された複数の吐出口の配列方向とも交差する辺縁部を有する基板や、ノズルに形成された複数の吐出口を同時に通過できず、ノズルと基板との間の相対移動方向にも沿わない辺縁部を有する基板が該当する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明では、配線形成装置を、基板が載置される基板載置台と、該基板載置台に載置された基板の基板面に対して配線材料を含む塗布液を吐出する塗布ノズルと、該塗布ノズルと前記基板載置台のいずれか一方を他方に対して相対移動させる相対移動機構を備え、前記塗布ノズルは、前記相対移動機構による相対移動方向と交差する方向に沿って配列された複数の吐出口と、各吐出口より塗布液の吐出を個別に制御するために各吐出口対応に設けられた複数のピストンと、各ピストンの駆動を個別制御するピストン制御機構とを有し、前記各ピストンは、前記基板載置台に載置された基板が、前記相対移動機構による相対移動によって前記塗布ノズルの下方を通過する動作に同期して、所望の配線パターンに合わせて前記ピストン制御機構によって個別に駆動制御されるように構成した。
【００１３】
また、上記課題を解決するために本発明では、前記配線形成装置において、前記ピストン制御機構は、加圧して供給されたピストン駆動媒体を貯留して、各ピストン駆動室へピストン駆動媒体を送り出す流路が接続されたピストン駆動媒体室と、該ピストン駆動媒体室内に設置されて、その外周部に塗布する配線パターンに合わせた形状のピストン制御パターンが形成されたピストン制御ロッドと、前記ピストン制御ロッドを回転駆動するピストン制御ロッド駆動モータとを有し、前記基板載置台の移動と同期して、前記ピストン制御ロッドを回転制御して、前記ピストン制御パターンが前記ピストン駆動媒体室の各流路の開口部を個別に開閉制御することによって、前記ピストンの個別駆動制御を行うように構成した。
【００１４】
また、上記課題を解決するために本発明では、前記配線形成装置において、前記ピストン制御ロッドは、円筒状の本体とその外周面にピストン制御パターンが取り付けられた回転体であり、その回転軸を塗布ノズルの長手方向(Ｙ軸方向)に合わせて両端が塗布ノズル内の軸受け部に支持されて、ピストン駆動媒体室内に設置されており、前記ピストン制御パターンは、前記ピストン制御ロッドの外周表面に半径方向の厚さが一定に形成され、前記ピストン制御パターンの外周表面は前記ピストン駆動媒体室の底部に形成されたピストン駆動室への流路の開口部と接触、或いは、僅かに間隔を保持するように構成した。
【００１５】
また、上記課題を解決するために本発明では、前記配線形成装置において、前記ピストン駆動室内のピストンの下部には、基板面への塗布前に予め各ピストン駆動室に対応して設けられた材料導入路を経由して配線材料を含む塗布液を充填しておき、基板面への塗布開始後には前記ピストン駆動媒体室の各流路の開口部を前記ピストン制御パターンが塞がない間は、前記ピストン駆動媒体が前記ピストン駆動室のピストンを押し下げて各吐出口より塗布液の吐出を個別に制御するように構成した。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ノズルと基板との間の相対移動に係り、その相対移動方向と交差するとともに、ノズルに形成された複数の吐出口の配列方向とも交差する辺縁部を有する基板や、ノズルに形成された複数の吐出口を同時に通過できず、ノズルと基板との間の相対移動方向にも沿わない辺縁部を有する基板に対しても、基板上に過不足無く配線パターンを形成することができ、不良の低減をはかることができる。
上述した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例1における配線形成装置の概略平面構成図である。
【図２】実施例１における配線形成装置をＹ軸正方向に見た正面図である。
【図３】実施例１における塗布ノズルのＭ−Ｍ’断面図である。
【図４】実施例１における図３に示した塗布ノズルの断面図におけるピストン駆動室内のピストン近傍の拡大図である。
【図５】図３に示した塗布ノズルを、図３中に記載した切断線Ｎ-Ｎ’から見たＮ−Ｎ’断面図である。
【図６】実施例１におけるピストン制御ロッド２２の外周表面に形成されたピストン制御パターン２３の最外周の表面を平面状に開いた展開図である。
【図７】実施例１における配線形成装置の制御装置５０と制御系の構成図である。
【図８】実施例１における配線形成装置の配線形成処理制御部５６の制御フローチャートである。
【図９】実施例１における制御フローチャートの初期状態におけるピストン近傍の状態を説明する図である。
【図１０】実施例１における制御フローチャートの各状態におけるピストン制御パターンの位置を説明する図である。
【図１１】実施例２における配線形成装置の概略平面構成図である。
【図１２】実施例２における配線形成装置をＹ軸正方向に見た正面図である。
【図１３】実施例２における配線形成装置の配線形成処理制御部５６の制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る配線形成装置の実施の形態について、図面を基に説明する。なお、説明に当たっては、太陽電池素子の製造において、半導体基板の基板面にフィンガー電極を形成する用途に本実施形態の配線形成装置を適用する例を説明するが、太陽電池素子の製造に限らず、基板面に所定方向に沿って延びる多数本の配線パターンを一斉に形成する用途に、本発明の配線形成装置は有効に適用できる。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の第1の実施の形態に係る配線形成装置１００の概略平面構成図である。
図２は、図１に示した配線形成装置１００を、Ｙ軸正方向に正面から見た図である。
図１、２に示すように、本実施の形態に係る配線形成装置１００は、複数の吐出口から半導体基板へ電極材料を塗布する塗布ノズル１と、ノズル昇降ステージ２と、基板搬送ステージ３と、基板載置台４と、塗布液供給系統７と、ピストン駆動媒体供給系統１４と、余剰塗布液受け１８と、ノズル洗浄機構１９とを備える。図１、２に示す塗布液供給系統７と、ピストン駆動媒体供給系統１４は模式図として表わされている。
【００２０】
基板載置台４は、基板搬送ステージ３に固定され、電極材料８の塗布対象である半導体基板５が載置される。基板搬送ステージ３を移動作動させると、基板搬送ステージに固定された基板載置台４が基板搬送ステージ３の延設方向（Ｘ軸方向）に移動し、基板載置台４に載置保持された半導体基板５が搬送される構造になっている。
【００２１】
また、基板載置台４の上部に、基板搬送ステージ３による搬送方向（Ｘ軸方向）に対して垂直なＹ軸方向（基板搬送ステージ３の幅方向）に沿った水平面上で移動変位させる移動機構４１や、基板載置台４を水平面内で回動変位させる回動機構４２を備えていてもよい。移動機構４１によれば、半導体基板５が塗布ノズル１下方を通過する際の、塗布ノズル１に対しての半導体基板５のＹ軸方向相対位置を調整することができ、回動機構４２によれば、半導体基板５が塗布ノズル１下方を通過する際の、塗布ノズル１に対しての半導体基板５の相対向きを調整することができる。
【００２２】
基板搬送ステージ３の延設方向に沿った搬送区間の途中には、基板載置台４に載置保持された半導体基板５の搬送の邪魔にならないように、塗布ノズル１を支持するためのノズル支持フレーム１７が基板搬送ステージ３を跨いで設置されている。
【００２３】
ノズル支持フレーム１７には、高さ方向（Ｚ軸方向）に延設されたノズル昇降ステージ２が設置されている。ノズル昇降ステージ２には、塗布ノズル１がその吐出口を下方に向けて取付固定されている。
【００２４】
ノズル昇降ステージ２を移動作動させると、ノズル昇降ステージ２に取付固定された塗布ノズル１がノズル昇降ステージ２の延設方向（Ｚ軸方向）に沿って移動し、塗布ノズル１を昇降させる。ノズル昇降ステージ２は、基板搬送ステージ３によって基板載置台４に載置保持された半導体基板５が塗布ノズル１の下方を通過する際の、塗布ノズル１の吐出口と半導体基板５の表面との間の高さ方向（Ｚ軸方向）の距離を、塗布ノズル１を昇降させて調整する。
【００２５】
余剰塗布液受け１８は、半導体基板５へ電極材料８を塗布する前に、塗布ノズル１の内部へ電極材料８を充填する際に塗布ノズル１の吐出口から吐出される余剰な電極材料８を回収するものである。具体的には、例えば、上に凹の形状をしており、塗布ノズル１から吐出された電極材料８を蓄える構造とする。余剰塗布液受け１８は、例えば基板載置台４と所定距離で基板搬送ステージ３に固定されている。
【００２６】
ノズル洗浄機構１９は、塗布ノズル１の吐出口近傍に付着した電極材料８を除去するものである。具体的には、例えば、ヘラを備え、塗布ノズル１との相対移動により吐出口近傍の電極材料８を掻き取る構造とする。または、フィルムやウエス等を用いて拭き取る構造としてもよい。ノズル洗浄機構１９は、例えば余剰塗布液受け１８と所定距離で基板搬送ステージ３に固定されている。
【００２７】
電極材料８は、電極材料タンク９に蓄えられ、配管７を通じて塗布ノズル１に供給される。電極材料タンク９には高圧ガス供給バルブ３３、レギュレータ１０、大気開放弁３５を介して高圧ガスが接続され、レギュレータ１０によって電極材料タンク９内の圧力を制御し、塗布ノズル１への電極材料８の供給速度を制御する。バルブ６が配管７の途中に設置され、塗布ノズル１への電極材料８の供給のON/OFF制御を行う。電極材料８としては、例えばスクリーン印刷用の銀ペーストなどが使用される。
【００２８】
なお、図１，２に示す例では、高圧ガス源からの高圧ガスによる電極材料８の圧送と、バルブ６の開閉による塗布ノズル１への電極材料８の供給を制御する構成としたが、これに限らず、シリンダポンプ、モーノポンプ、ピストンポンプ、プランジャーポンプ、ダイアフラムポンプ、レシプロポンプ等の各種液送ポンプを使用して制御することもできる。
【００２９】
ピストン駆動媒体１２は、塗布ノズル１内で、吐出口ごとに電極材料８を押し出すためのピストン２８を上下駆動するための媒体であり、本実施例の配線形成装置に特有の構成要素と言える。ピストン駆動媒体１２は、例えば、空気、窒素等のガス、水、電極材料８に対して不溶な液体、電極材料８中に含まれる液体成分、或いはその一部が用いられる。ピストン駆動媒体１２は、図４に示す通りシリンダ状のピストン駆動室３０において、ピストン２８とピストン駆動室内径面との隙間を通って、ピストン駆動媒体側から電極材料側へ漏出しないような適度な粘度、濡れ性を有するものが望ましい。或いは、ピストン駆動室３０において、ピストン２８の前記隙間を通してピストン駆動媒体側から電極材料側へ漏出して電極材料８に混入したとしても、塗布特性や太陽電池素子としての性能に悪影響を与えないものでも良い。
【００３０】
ピストン駆動媒体１２は、ピストン駆動媒体タンク１３に蓄えられ、配管１４を通じて塗布ノズル１に供給される。ピストン駆動媒体タンク１３には高圧ガス供給バルブ３４、レギュレータ１５、大気開放弁３６を介して高圧ガスが接続され、レギュレータ１５によってピストン駆動媒体タンク１３内の圧力を制御し、塗布ノズル１へのピストン駆動媒体１２の供給速度を制御する。バルブ１１が配管１４の途中に設置され、塗布ノズル１へのピストン駆動媒体１２の供給のON/OFF制御を行う。
【００３１】
なお、図示の例では、高圧ガス源からの高圧ガスによるピストン駆動媒体１２の圧送と、バルブ１１の開閉による塗布ノズル１へのピストン駆動媒体１２の供給を制御する構成としたが、これに限らず、シリンダポンプ、モーノポンプ、ピストンポンプ、プランジャーポンプ、ダイアフラムポンプ、レシプロポンプ等の各種液送ポンプを使用して制御することもできる。
【００３２】
図３は、塗布ノズル１の１つの吐出口２７の中心線を通り、および電極材料塗布液供給系統の配管７の接続口２４とピストン駆動媒体供給系統の配管１４の接続口２０を通る塗布ノズル１のＭ−Ｍ’断面図である。
図４は、図３に示した塗布ノズル１の断面図におけるピストン駆動室３０内のピストン２８近傍の拡大図である。
図５は、図３に示した切断線Ｎ-Ｎ’から見たＮ−Ｎ’断面図である。
【００３３】
塗布ノズル１は、キャビティ２５、材料導入路２６、ピストン駆動媒体室２１、ピストン制御ロッド２２、ピストン２８、ピストン駆動室３０、吐出口２７を備えている。吐出口は太陽電池素子のフィンガー配線の本数分がフィンガー配線の配線ピッチｐで図５に示すように配列された吐出口導入路２９の先端部に形成されている。材料導入路２６、ピストン２８、ピストン駆動室３０は、各吐出口２７に対応するように吐出口２７と同数が設けられている(図４参照)。
【００３４】
電極材料８は、材料導入口２４から塗布ノズル１の内部へ導入され、まずキャビティ２５に溜められる。キャビティ２５は各材料導入路２６と連通しており、キャビティ２５に溜められた電極材料８は各材料導入路２６へ供給される。電極材料８は、材料導入路２６を経由してピストン駆動室３０におけるピストン２８の下方、及び、吐出口導入路２９に充填される。
【００３５】
ピストン駆動媒体１２は、ピストン駆動媒体導入口２０から塗布ノズル１の内部へ導入され、まずピストン駆動媒体室２１内に溜められる。ピストン駆動媒体室２１は塗布ノズル１の長手方向(Ｙ軸方向)に連続した１つの貯蔵室として構成され、各ピストン駆動室３０と連通しており、ピストン駆動媒体室２１に溜められたピストン駆動媒体１２は各ピストン駆動室３０へ供給される。
【００３６】
ピストン制御ロッド２２は、円筒状の本体とその外周面に一部羽状のパターン２３が取り付けられた回転体であり、その回転軸を塗布ノズル１の長手方向(Ｙ軸方向)に合わせて両端が塗布ノズル１内の軸受け部(図示せず)に支持されて、ピストン駆動媒体室２１内に設置されており、ピストン制御ロッド駆動モータ１６によって、回転駆動される。ピストン制御ロッド２２の外周表面には、半径方向の厚さが一定のピストン制御パターン２３が形成されている。図６は、ピストン制御ロッド２２の外周表面に形成されたピストン制御パターン２３の最外周の表面を平面状に開いた展開図である。
【００３７】
ピストン駆動媒体室２１の底部は、ピストン制御ロッド２２の外周にピストン制御パターン２３が形成された最外周の半径の円筒面で構成され、その円筒面の底部に各ピストン駆動室３０への流路が接続されている。図３のＭ−Ｍ’断面図において、２つのピストン制御パターン２３が示されているが、各ピストン制御パターンは断面領域と背後に見える領域が繋がって示されている。
ピストン制御パターン２３は、図４に示すように、その外周面がピストン制御ロッド２２の回転に伴ってピストン駆動媒体室２１の最底部に到達した際には、ピストン駆動媒体室２１からピストン駆動室３０へのピストン駆動媒体１２の供給を遮断するように、ピストン駆動媒体室２１の内壁のピストン駆動室３０への流路の開口部近傍と接触、或いは、僅かに間隔を保持するように構成されている。
【００３８】
図７に、配線形成装置１００の制御装置５０と制御系の構成図を示す。
制御装置５０は、入力部５１と、出力部５２と、演算部５３と、記憶部５４と、通信部５５とを備える。
記憶部５４は、配線形成処理制御プログラム、およびその他のプログラムを記憶する制御プログラム記憶領域５７、および各制御対象の制御パラメータを記憶する配線形成処理制御パラメータ記憶領域５８を有する。
演算部５３は、記憶部５４の制御プログラム記憶領域５７に記憶される制御プログラムをロードして、配線形成処理制御部５６を実行する。
【００３９】
配線形成処理制御部５６の実行による制御信号は、通信部５５、ローカルバス５９を介して基板搬送ステージ制御装置６１、ノズル昇降ステージ制御装置６２、ピストン制御ロッド駆動モータ１６、ピストン駆動媒体供給バルブ制御装置６３、電極材料供給バルブ制御装置６４、高圧ガス供給バルブ制御装置６５、レギュレータ制御装置６６、大気開放弁制御装置６７、ノズル洗浄機構制御装置６８、および吐出口キャップ制御装置６９(実施例２において使用される)へ送信されて、各制御対象を制御する。
【００４０】
本実施例における配線形成装置１００の配線形成処理制御部５６の制御フローを、図８に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４１】
本フローチャートの初期状態では、図９に示すように、ピストン２８の位置はピストン駆動室３０の上端に位置しているものとし、ピストン駆動室３０及び吐出口導入路２９は電極材料８が充填されているものとする。また、ピストン制御パターン２３は、図１０の展開図中に示す破線Ａの位置がピストン制御室３０へ連通する流路の中央位置と一致するように設定されているものとする。すなわち、ピストン駆動媒体室２１内のピストン駆動媒体１２がピストン駆動室３０へ流れ込むのをピストン制御パターン２３が塞いでいる状態である。
【００４２】
ステップＳ１０において、基板載置台４上の決められた位置に、図示していない搬送ロボットなどにより塗布対象の半導体基板５が装置外部から搬入・載置される。基板載置完了に従って、基板への塗布処理を開始する。
【００４３】
次に、ステップＳ２０において、ノズル昇降ステージ２を駆動して、塗布ノズル１の吐出口と半導体基板５の表面との高さ方向のギャップが塗布時の所定の値になるように設定する。
【００４４】
次に、ステップＳ３０において、高圧ガス供給バルブ３４を開き高圧ガスによってピストン駆動媒体タンク１３を加圧し、更にバルブ１１を開状態にすることによって、ピストン駆動媒体室２１の内部を加圧状態にする。
【００４５】
次に、ステップＳ４０において、基板搬送ステージ３を駆動させて半導体基板５を塗布ノズル１の下を相対動作を開始させて、電極材料塗布開始位置に同期させてピストン制御ロッド２２を駆動させることによって、半導体基板５の表面に電極材料８を塗布する。このとき、ピストン駆動媒体室２１からピストン制御室３０へ連通する流路に対するピストン制御パターン２３の位置は、図１０の展開図中に示す破線Ａから破線Ｆまで移動する。
【００４６】
初期状態である破線Ａの状態では、ピストン制御室３０へ連通する流路の全てがピストン制御パターン２３によって遮断されているため、ピストン２８は静止状態にある。(図９のピストン制御パターン２３の最外周の位置に付けた点Ａの位置が、図１０の展開図中に示す破線Ａの位置に相当する。点Ｂ、点Ｃの位置も同様である。)
破線Ｂの状態では、ピストン制御室３０へ連通する流路の配列のうち中央部の流路がピストン制御パターン２３による遮断から開放され、ピストン２８へピストン駆動媒体室２１の圧力が伝達される。伝達されたピストン駆動媒体１２の圧力によってピストン２８は下方へ駆動され、ピストン制御室３０及び吐出口導入路２９に充填された電極材料８が吐出口２７から吐出される。つまり、破線Ｂの状態において、半導体基板５の辺縁部を除く領域の塗布始端となる。
【００４７】
破線Ｂの状態から破線Ｃの状態への遷移期間において、ピストン制御室３０へ連通する流路が中央から徐々に端部に向かって開放されていく。これに伴い、中央から徐々に端部に向かって塗布が開始されていく。このときの塗布開始のタイミングは、半導体基板５の辺縁部に沿って電極材料８が塗布されるように設定される。
破線Ｃの状態から破線Ｄの状態への遷移期間においては、ピストン制御室３０へ連通する流路の全てが開放され、全ての吐出口から電極材料８が吐出される。
【００４８】
破線Ｄの状態から破線Ｅの状態への遷移期間においては、ピストン制御室３０へ連通する流路が端部から徐々に中央部に向かって遮断されていく。これに伴い、端部から徐々に中央部に向かって塗布が停止されていく。このときの塗布終了のタイミングは、半導体基板５の辺縁部に沿って電極材料８が塗布されるように設定される。
【００４９】
破線Ｅの状態においては、ピストン制御室３０へ連通する流路の全てが遮断され、電極材料８の吐出が停止される。つまり、破線Ｅの状態において、半導体基板５の辺縁部を除く中央部領域の塗布終端となる。
【００５０】
次に、ステップＳ５０において、ピストン制御ロッド２２の駆動を破線Ｆの位置で停止して、同時に高圧ガス供給バルブ３４を閉めて、大気開放弁３６を開放して高圧ガスによってピストン駆動媒体タンク１３に加えられていた圧力を大気開放する。また、基板搬送ステージ３を駆動して余剰塗布液受け１８を塗布ノズル１の位置まで移動させて停止させる。
【００５１】
次に、ステップＳ６０において、ピストン制御ロッド２２を駆動して、ピストン制御室３０へ連通する流路に対するピストン制御パターン２３の位置を、図１０の展開図中に示す破線Ｇの位置へ移動させる。このとき、ピストン制御室３０へ連通する流路は全てピストン駆動媒体室２１と繋がった状態となる。
【００５２】
次に、ステップＳ７０において、高圧ガス供給バルブ３３を開けて高圧ガスによって電極材料タンク９を加圧し、更にバルブ６を開状態にする。これにより、電極材料８は、塗布ノズル１内のキャビティ２５、各材料導入路２６を経由してピストン制御室３０及び吐出口導入路２９へ押し込まれる。ピストン駆動媒体室２１の圧力は大気開放状態にあるので、ピストン２８は電極材料８の圧力によってピストン制御室３０の上端まで移動し、ピストン制御室３０へ電極材料８が充填される。このとき、電極材料８の圧力に対して吐出口２７の圧力損失が小さい場合は、吐出口２７から電極材料８が吐出されるが、吐出された電極材料は余剰塗布液受け１８によって回収される。
【００５３】
次に、ステップＳ８０において、バルブ６を閉状態にして、高圧ガス供給バルブ３３を閉めて、大気開放弁３５を開放して電極材料タンク９への加圧を開放する。更にバルブ１１を閉状態にして、大気開放弁３６を閉めて、ピストン制御ロッドを駆動して、ピストン制御室３０へ連通する各流路に対するピストン制御パターン２３の位置を、図９の展開図中に示す破線Ａの位置へ移動させる。最後に、大気開放弁３５を閉める。これにより、各バルブ及びピストン制御ロッド２２は初期状態へ設定されることになる。
【００５４】
次に、ステップＳ９０において、基板搬送ステージ３を駆動してノズル洗浄機構１９を塗布ノズル１の位置まで移動させ、塗布ノズル１の吐出口付近に付着した電極材料８を除去する。
【００５５】
次に、ステップＳ１００において、基板搬送ステージ３を駆動して基板載置台４を初期状態である基板搬入位置まで移動させる。
最後に、ステップＳ１１において、図示していない搬送ロボットなどにより電極材料８が塗布された半導体基板５が装置外部へ、次工程の乾燥・焼成工程へ搬出される。
なお、本実施例では、基板搬出をフローの最後に行ったが、ステップＳ４０以降であればどのタイミングで行っても良い。
【００５６】
また、ステップＳ７０における電極材料８の充填において、電極材料８の圧力に対して吐出口２７の圧力損失が十分に高く、吐出口２７から電極材料８が吐出されない場合は、余剰塗布液受け１８及びステップＳ５０における余剰塗布液受け位置移動を省略してもよい。
【００５７】
また、吐出口２７における電極材料８の液切れ性が良く、吐出口２７近傍に電極材料８が残らない、或いは、残ったとしても次回の吐出へ影響を及ぼさない程度であれば、ノズル洗浄機構１９及びステップＳ９０を省略してもよい。
【００５８】
以上、本実施例の配線形成装置によれば、四角形の四隅を切り取った八角形形状の半導体基板５であっても、過不足無くフィンガー配線を一括して形成することができる。
【実施例２】
【００５９】
本実施例では、実施例１で説明した配線形成装置１００において、塗布ノズル１への電極材料充填時の余剰吐出を削減できる配線形成装置１２０の例を説明する。
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る配線形成装置１２０の概略平面構成図である。
図１２は、図１１に示した配線形成装置１２０を、Ｙ軸正方向に正面から見た図である。
【００６０】
なお、実施例２における配線形成装置１２０において、塗布ノズル１の内部構造は図３〜図６に示した実施例１のものと同一であるので、説明を省略する。本実施例における配線形成装置１２０は、塗布ノズル１と、ノズル昇降ステージ２と、基板搬送ステージ３と、基板載置台４と、塗布液供給系統７と、ピストン駆動媒体供給系統１４と、吐出口キャップ３１と、ノズル洗浄機構１９とを有する。
【００６１】
吐出口キャップ３１は、塗布ノズル１への電極材料充填時において、吐出口から電極材料８が吐出されるのを防ぐために吐出口を塞ぐものである。吐出口キャップ３１の構造としては、例えば、表面がゴム、プラスチック、フィルム、ウエス等、吐出口に押し当てたときに吐出口から電極材料８が吐出されないもので構成されたものとする。
本実施例において、吐出口キャップ３１以外の構成部品は実施例１と同じであるので、説明は省略する。
【００６２】
図１３は、本実施例における配線形成装置１２０の配線形成処理制御部５６の制御フローを説明するフローチャートである。
初期状態及びステップＳ１０〜Ｓ４０は図８に示した実施例１の各ステップと同じであるので、説明は省略する。
【００６３】
ステップＳ５５において、ピストン制御ロッド２２の駆動を破線Ｆの位置で停止して、同時に高圧ガス供給バルブ３４を閉めて、大気開放弁３６を開放して高圧ガスによってピストン駆動媒体タンク１３に加えられていた圧力を大気開放する。また、基板搬送ステージ３を駆動して吐出口キャップ３１の水平位置を塗布ノズル１の位置まで移動させて停止させる。更に、ノズル昇降ステージ２を駆動して塗布ノズル１の吐出口を吐出口キャップ３１の表面に押し当てる。または、吐出口キャップ３１の下部に備えたアクチュエータ(図示せず)を駆動して、吐出口キャップ３１を塗布ノズル１の吐出口へ押し当てる。
【００６４】
次に、ステップＳ６０において、ピストン制御ロッド２２を駆動して、ピストン制御室３０へ連通する流路に対するピストン制御パターン２３の位置を、図１０の展開図中に示す破線Ｇの位置へ移動させる。このとき、ピストン制御室３０へ連通する流路は全てピストン駆動媒体室２１と繋がった状態となる。
【００６５】
次に、ステップＳ７０において、高圧ガス供給バルブ３３を開けて高圧ガスによって電極材料タンク９を加圧し、更にバルブ６を開状態にする。これにより、電極材料８は、塗布ノズル１内のキャビティ２５、各材料導入路２６を経由してピストン制御室３０及び吐出口導入路２９へ押し込まれる。ピストン駆動媒体室２１の圧力は大気開放状態にあるので、ピストン２８は電極材料８の圧力によってピストン制御室３０の上端まで移動し、ピストン制御室３０へ電極材料８が充填される。このとき、吐出口２７は吐出口キャップ３１によって塞がれているので、電極材料８が吐出されることはない。
【００６６】
ステップＳ８０〜Ｓ１１０は図８に示した実施例１の各ステップと同じであるので、説明は省略する。
なお、本実施例では、基板搬出をフローの最後に行ったが、ステップＳ４０以降であればどのタイミングで行っても良い。
【００６７】
また、吐出口２７における電極材料８の液切れ性が良く、吐出口２７近傍に電極材料８が残らない、或いは、残ったとしても次回の吐出へ影響を及ぼさない程度であれば、ノズル洗浄機構１９及びステップＳ９０を省略してもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１  塗布ノズル
２  ノズル昇降ステージ
３  基板搬送ステージ
４  基板載置台
５  半導体基板
６  バルブ
７  塗布液供給系統
８  電極材料
９  電極材料タンク
１０  レギュレータ
１１  バルブ
１２  ピストン駆動媒体
１３  ピストン駆動媒体タンク
１４  ピストン駆動媒体供給系統
１５  レギュレータ
１６  ピストン制御ロッド駆動モータ
１７  ノズル支持フレーム
１８  余剰塗布液受け
１９  ノズル洗浄機構
２０  ピストン駆動媒体導入口
２１  ピストン駆動媒体室
２２  ピストン制御ロッド
２３  ピストン制御パターン
２４  材料導入口
２５  キャビティ
２６  材料導入路
２７  吐出口
２８  ピストン
２９  吐出口導入路
３０  ピストン駆動室
３１  吐出口キャップ
３３，３４  高圧ガス供給バルブ
３５，３６  大気開放弁
４１  Ｙ軸方向移動機構
４２  基板載置台４を水平面内で回動変位させる回動機構
５０  制御装置
５１  入力部
５２  出力部
５３  演算部
５４  記憶部
５５  通信部
５６  配線形成処理制御部
５７  制御プログラム記憶領域
５８  配線形成処理制御パラメータ記憶領域
５９  ローカルバス
６１  基板搬送ステージ制御装置
６２  ノズル昇降ステージ制御装置
６３  ピストン駆動媒体供給バルブ制御装置
６４  電極材料供給バルブ制御装置
６５  高圧ガス供給バルブ制御装置
６６  レギュレータ制御装置
６７  大気開放弁制御装置
６８  ノズル洗浄機構制御装置
６９  吐出口キャップ制御装置
１００  実施例１の配線形成装置
１２０  実施例２の配線形成装置
【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】
2015015292.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2015015292.tif 000012
【図１１】
2015015292.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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