(57)【要約】【課題】基板や装置を汚染することなく、基板上にラインパターンを良好な形状で形成する。【解決手段】相対移動する基板Ｗに対する吐出口２１からの塗布液の吐出を制御して基板Ｗの表面にラインパターンを形成する塗布液吐出制御部と、塗布液ノズル２に対して第１方向Ｘの下流側に配置されるガスノズル１２０と、ガスノズル１２０に気体を供給することで、基板Ｗへの塗布液の供給位置Ｐに対して第１方向Ｘの上流側の基板表面に向けてガスノズル１２０から気体を噴射し、塗布液ノズル２の吐出口２１と基板Ｗの表面との中間で塗布液の流れＣＦに対して気体流ＡＦを吹き付ける気体供給部と、気体供給部による気体の供給を制御する気体供給制御部１４０とを備え、気体供給制御部１４０は、塗布液の吐出開始および吐出停止のうち少なくとも一方に対応して気体の供給を実行させる。【選択図】図５
2015020118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布液を線状に吐出する吐出口を有する塗布液ノズルと、
前記塗布液ノズルに対して基板を第１方向に相対移動させる移動手段と、
相対移動する前記基板に対する前記吐出口からの前記塗布液の吐出を制御して前記基板の表面にラインパターンを形成する塗布液吐出制御部と、
前記塗布液ノズルに対して前記第１方向の下流側に配置されるガスノズルと、
前記ガスノズルに気体を供給することで、前記基板への前記塗布液の供給位置に対して前記第１方向の上流側の基板表面に向けて前記ガスノズルから前記気体を噴射し、前記塗布液ノズルの吐出口と前記基板の表面との中間で前記塗布液の流れに対して気体流を吹き付ける気体供給部と、
前記気体供給部による前記気体の供給を制御する気体供給制御部とを備え、
前記気体供給制御部は、前記塗布液の吐出開始および吐出停止のうち少なくとも一方に対応して前記気体の供給を実行させることを特徴とするパターン形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン形成装置であって、
前記塗布液ノズルは前記塗布液の供給位置に対して前記第１方向の上流側で前記吐出口を前記供給位置に向けて配置され、
前記気体供給部は、前記塗布液が供給される第２方向と直交する第３方向に気体を噴射させるパターン形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のパターン形成装置であって、
前記気体供給部は、前記気体供給制御部からの指令に応じて前記ガスノズルへの前記気体の供給および供給停止を切り替える第１供給系統を有し、
前記気体供給制御部は、前記第１供給系統による前記気体の供給および供給停止を繰り返して前記気体を前記ガスノズルからパルス状に噴射させるパルス噴射を実行させるパターン形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載のパターン形成装置であって、
前記気体供給制御部は前記塗布液の吐出開始直前から前記パルス噴射を開始するパターン形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載のパターン形成装置であって、
前記気体供給制御部は、前記塗布液の吐出開始以降において前記パルス噴射により前記塗布液の流れに印加される前記気体流の圧力を、前記塗布液の吐出開始直前において前記パルス噴射により前記塗布液の流れに印加される前記気体流の圧力よりも強めるパターン形成装置。
【請求項６】
請求項３に記載のパターン形成装置であって、
前記気体供給制御部は前記塗布液の吐出停止以降に前記気体の供給を停止するパターン形成装置。
【請求項７】
請求項６に記載のパターン形成装置であって、
前記気体供給制御部は、前記塗布液の吐出停止後において前記パルス噴射により前記塗布液の流れに印加される前記気体流の圧力を、前記塗布液の吐出停止直前において記パルス噴射により前記塗布液の流れに印加される圧力よりも弱めるパターン形成装置。
【請求項８】
請求項３に記載のパターン形成装置であって、
前記気体供給部は、前記気体供給制御部からの指令に応じて前記ガスノズルへの前記気体の供給および供給停止を切り替える第２供給系統をさらに有し、
前記気体供給制御部は、前記第２供給系統による前記気体の供給を維持して前記気体を前記ガスノズルから連続的に噴射させる連続噴射を、前記塗布液の吐出開始および吐出停止に対応して行うパターン形成装置。
【請求項９】
請求項８に記載のパターン形成装置であって、
前記気体供給制御部は、前記塗布液の吐出開始直前から前記第２供給系統により連続噴射を行うとともに、前記塗布液の吐出開始時点から前記第１供給系統によるパルス噴射を追加して行うパターン形成装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載のパターン形成装置であって、
前記気体供給制御部は、前記塗布液の吐出停止後に前記第２供給系統による連続噴射を停止するとともに、前記塗布液の吐出停止前および吐出停止以降の少なくとも一方で前記第１供給系統によるパルス噴射を追加して行うパターン形成装置。
【請求項１１】
塗布液ノズルに対して基板を第１方向に相対移動させつつ、前記塗布液ノズルの吐出口から塗布液を線状に吐出し始めて前記基板の表面にラインパターンを形成した後で前記塗布液の吐出を停止する塗布工程と、
前記塗布液の吐出開始および吐出停止のうち少なくとも一方に対応して前記塗布液ノズルの吐出口から吐出される前記塗布液の流れに対して気体流を供給する気体供給工程とを備え、
前記気体供給工程は、前記塗布液ノズルに対して前記第１方向の下流側に配置されるガスノズルから、前記基板への前記塗布液の供給位置に対して前記第１方向の上流側の基板表面に向けて気体を噴射し、前記塗布液ノズルの吐出口と前記基板の表面との中間で前記塗布液の流れに対して前記気体流を供給する工程であることを特徴とするパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、塗布液ノズルに対して相対移動する基板に対し、当該塗布液ノズルから塗布液を線状に供給してラインパターンを形成するパターン形成技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のパターン形成技術を適用した装置として、例えば太陽電池素子用の基板上に配線パターンなどのラインパターンを形成するパターン形成装置が知られている。このパターン形成装置では、基板を所定方向に移動させながら、その基板移動中に固定配置された塗布液ノズルから塗布液（電極ペースト）の供給を開始し、その後に塗布液の供給を停止する。これにより供給継続時間に対応した長さのラインパターンが基板の表面に形成される。このようにして形成されるラインパターンの始端および終端において次のような問題が発生することがある。すなわち、ラインパターンの始端では、ライン端部がボール状に変形することがある。また、ライン終端において塗布液のテール（糸引き）が生じることがあった。特に、配線パターンを形成するためには、比較的高粘度、例えばせん断速度が１［ｓ−１］において数十［Ｐａ・ｓ（パスカル秒）］〜数百［Ｐａ・ｓ］の粘度を有する電極ペーストを用いられることがあり、これらが重要な課題となっている。
【０００３】
そこで、これらの問題を解消するために、例えば特許文献１に記載の技術を適用することが提案されている。つまり、この提案技術は、空気ノズルから空気を噴射することよりテール発生を抑制するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６２−１８３５８４号公報（図４、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載された装置では、にかわノズルから吐出されるにかわ（本発明の「塗布液」に相当）がコンベアにより搬送されるカートン上に塗布されるとともに、にかわの流れに対して直交する方向に加圧空気が噴出される。この空気流によってテール発生の抑制が図られている。しかしながら、加圧空気の向きはカートンの移動方向と同じ方向であり、加圧空気に吹き飛ばされたにかわが飛散してカートンおよび装置を汚染してしまう。また、ライン端部がボール状に変形するという技術的課題については全く効果がない。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、基板や装置を汚染することなく、基板上にラインパターンを良好な形状で形成することができるパターン形成技術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】
【０００７】
この発明にかかるパターン形成装置は、塗布液を線状に吐出する吐出口を有する塗布液ノズルと、塗布液ノズルに対して基板を第１方向に相対移動させる移動手段と、相対移動する基板に対する吐出口からの塗布液の吐出を制御して基板の表面にラインパターンを形成する塗布液吐出制御部と、塗布液ノズルに対して第１方向の下流側に配置されるガスノズルと、ガスノズルに気体を供給することで、基板への塗布液の供給位置に対して第１方向の上流側の基板表面に向けてガスノズルから気体を噴射し、塗布液ノズルの吐出口と基板の表面との中間で塗布液の流れに対して気体流を吹き付ける気体供給部と、気体供給部による気体の供給を制御する気体供給制御部とを備え、気体供給制御部は、塗布液の吐出開始および吐出停止のうち少なくとも一方に対応して気体の供給を実行させることを特徴としている。
【０００８】
また、この発明にかかるパターン形成方法は、塗布液ノズルに対して基板を第１方向に相対移動させつつ、塗布液ノズルの吐出口から塗布液を線状に吐出し始めて基板の表面にラインパターンを形成した後で塗布液の吐出を停止する塗布工程と、塗布液の吐出開始および吐出停止のうち少なくとも一方に対応して塗布液ノズルの吐出口から吐出される塗布液の流れに対して気体流を供給する気体供給工程とを備え、気体供給工程は、塗布液ノズルに対して第１方向の下流側に配置されるガスノズルから、基板への塗布液の供給位置に対して第１方向の上流側の基板表面に向けて気体を噴射し、塗布液ノズルの吐出口と基板の表面との中間で塗布液の流れに対して気体流を供給する工程であることを特徴としている。
【０００９】
このように構成された発明では、塗布液ノズルに対して相対移動する基板に向けて塗布液が線状に塗布液ノズルの吐出口から吐出され、基板の表面にラインパターンが形成される。このラインパターンの始端はボール状に変形されやすく、また終端においてテールが発生し易い。そこで、本発明では、ガスノズルが塗布液ノズルに対して第１方向の下流側に配置されている。そして、当該ガスノズルから基板への塗布液の供給位置に対して第１方向の上流側の基板表面に向けて気体が噴射され、塗布液ノズルの吐出口と基板の表面との中間で塗布液の流れに対して気体流が供給される。このため、気体流の供給は塗布液を基板に圧着させる方向に作用し、塗布液を飛散させることなく、塗布液の吐出開始および吐出停止のうち少なくとも一方に対応して塗布液の流れに対して気体流が供給される。例えば気体流の供給が塗布液の吐出開始に対応して行われることでラインパターンの始端がボール状に変形するのが抑制され、また上記気体流の供給が塗布液の吐出停止に対応して行われることでラインパターンの終端にテールが発生するのが抑制される。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、塗布液ノズルの吐出口から吐出される塗布液の流れに対して気体流を上記したように供給する動作を塗布液の吐出開始および吐出停止のうち少なくとも一方に対応して行っているため、基板や装置を汚染することなく、基板上にラインパターンを良好な形状で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明にかかるパターン形成装置の第１実施形態の外観を示す図である。
【図２】パターン形成装置に装備される塗布液吐出装置の断面図である。
【図３】塗布液吐出装置のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】塗布液吐出装置による吐出制御動作を模式的に示す図である。
【図５】パターン形成装置に装備される気体吐出装置の構成を模式的に示す図である。
【図６】図１に示すパターン形成装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明にかかるパターン形成装置の第２実施形態に装備される気体吐出装置の構成を模式的に示す図である。
【図８】図７に示すパターン形成装置における動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図９】図７に示すパターン形成装置における動作の他の例を示すタイミングチャートである。
【図１０】本発明にかかるパターン形成装置の第３実施形態に装備される気体吐出装置の構成を模式的に示す図である。
【図１１】パターン形成装置の第３実施形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図１２】本発明にかかるパターン形成装置の第４実施形態を示す図である。
【図１３】図１２のパターン形成装置を用いて形成される太陽電池セルの例を示す図である。
【図１４】図１２の装置によるフィンガー電極形成の様子を模式的に示す図である。
【図１５】第４実施形態によるパターン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】
【００１２】
図１は本発明にかかるパターン形成装置の第１実施形態の外観を示す図であり、同図（ａ）は斜視図であり、同図（ｂ）は側面図である。このパターン形成装置１は、パターンを形成するための材料を含んだ塗布液、例えば電極ペーストを基板上に塗布する装置であり、例えば光電変換面を有する基板に配線パターンを形成して光電変換デバイスを製造する技術に適用可能である。
【００１３】
このパターン形成装置１は、基板ＷをＸ方向に移動させるステージ移動機構（図５中の符号１Ａ）と、Ｘ方向に移動する基板Ｗに向けて塗布液を線状に４本吐出する塗布液吐出装置１Ｂと、各塗布液の流れに対して空気流を供給する気体吐出装置１Ｃとを備える。そして、ステージ移動機構１Ａが基板Ｗを所定の移動速度でＸ方向に移動させつつ、塗布液吐出装置１Ｂは上記移動速度と等しい吐出速度で塗布液を吐出して基板Ｗ上に最大４本のラインパターンを形成可能となっている。以下、塗布液吐出装置１Ｂおよび気体吐出装置１Ｃの構成について説明した後で、パターン形成装置１の動作について説明する。
【００１４】
塗布液吐出装置１Ｂは４つの塗布液ノズル２を一体的に保持する多連ノズルブロック３を有している。すなわち、この多連ノズルブロック３では、４つの塗布液ノズル２が一列に配列されており、その配列方向に各塗布液ノズル２の吐出口２１が一列で多連ノズルブロック３の外面に露出している。また、塗布液ノズル２毎に吐出口２１からの塗布液の吐出を制御する塗布液吐出制御部４が設けられており、それら４つの塗布液吐出制御部４がそれぞれ独立して作動し、塗布液供給部８から圧送されてくる塗布液の各吐出口２１からの吐出を制御可能となっている。なお、本実施形態では、塗布液ノズル２の配列方向を「配列方向Ｐ」と称し、各吐出口２１からの塗布液の吐出方向を「吐出方向Ｑ」と称し、これら配列方向Ｐおよび吐出方向Ｑと直角に交差する交差方向を「交差方向Ｒ」と称する。
【００１５】
図２は図１に示す塗布液吐出装置のＡ−Ａ線を通り図１（ｂ）の紙面に平行な断面図であり、図３は図１に示す塗布液吐出装置のＢ−Ｂ線断面図である。図４は、図１に示す塗布液吐出装置における吐出制御動作を模式的に示す図である。この塗布液吐出装置１Ｂは、４つの塗布液ノズル２を一体的に保持する多連ノズルブロック３と、４つの塗布液吐出制御部４と、塗布液吐出制御部４の回転駆動部４１を支持する支持ブロック５と、多連ノズルブロック３に対して装着される塗布液吐出制御部４の構成部品を上方側（＋Ｒ方向側）から押さえて保持する上側ホルダ６と、塗布液吐出制御部４の構成部品を下方側（−Ｒ方向側）から押さえて保持する下側ホルダ７とを有している。
【００１６】
多連ノズルブロック３では、図３に示すように、（−Ｑ）側端部には配列方向Ｐに延びる直方体空間が設けられており、支持ブロック５の下側端部に設けられる導入孔５１を介して塗布液供給部８（図１）から圧送されてくる塗布液を一時的に貯留する塗布液貯留部２２として機能する。この塗布液貯留部２２から同一形状を有する４つの塗布液ノズル２が配列方向Ｐに等ピッチ（本実施形態では、２［ｍｍ］間隔）で一列に配置されている。各塗布液ノズル２は吐出方向、つまり（＋Ｑ）方向に延設され、その先端部が多連ノズルブロック３の（＋Ｑ）側端面につながり、吐出口２１となっている。このため、塗布液ノズル２の内部で直方体空間部２２から吐出口２１に向けて略楕円形状断面を有する筒形状空間が塗布液流路２３として機能し、塗布液貯留部２２に貯留される塗布液を吐出口２１に案内する。このように本実施形態では、塗布液貯留部２２が圧送されてくる塗布液を４つの塗布液ノズル２に分配して案内する。
【００１７】
各塗布液ノズル２では、図２に示すように、塗布液流路２３の中間位置で上方側（＋Ｒ方向側）と下方側（−Ｒ方向側）に１個ずつ開口２４が形成されている。本実施形態では、互いに隣接する塗布液吐出制御部４が相互に干渉するのを防止するために、開口２４を設ける位置を２段階に振り分けている。つまり、図３に示すように、最も（＋Ｐ）側に位置するノズル番号「１」およびノズル番号「３」の塗布液ノズル２については、開口２４は塗布液貯留部２２に近い位置に設ける一方、最も（−Ｐ）側に位置するノズル番号「４」およびノズル番号「２」の塗布液ノズル２については、吐出口２１に近い位置に設けている。このように、互いに隣接する２つの塗布液ノズル２の各々に形成される開口２４は配列方向Ｐと直交する吐出方向Ｑにおいて互いに異なる位置に形成される。また、塗布液ノズル２の上側開口２４から上方（＋Ｒ方向）に、また下側開口２４から下方（−Ｒ方向）に、貫通孔３１が多連ノズルブロック３に設けられている。これらの貫通孔３１は次に説明する塗布液吐出制御部４の各種構成部品（回転軸４２、シール部材４３、４４およびボールベアリング４５、４６）を設置するためであり、その内径は開口２４よりも広く設定されている。また、各開口２４は塗布液吐出制御部４の回転軸４２の直径（軸径）と同一寸法であり、配列方向Ｐでの塗布液流路２３の幅よりも広く設定されている。
【００１８】
各塗布液吐出制御部４は交差方向Ｒに延設された回転軸４２を有している。本実施形態では、直径１［ｍｍ］の軸形状を有するステンレス鋼棒を回転軸４２として用いている。この回転軸４２の先端部、つまり（−Ｒ）側端部は、貫通孔３１に挿入され、さらに両開口２４を介して塗布液ノズル２に貫通されている。
【００１９】
この回転軸４２の先端部のうち両開口２４の間に位置する部分（以下「流量調整部４２１」という）は塗布液ノズル２の塗布液流路２３内に挿入されている。そして、図３に示すように、流量調整部４２１の直径が塗布液流路２３の配列方向Ｐの幅よりも広いため、流量調整部４２１により塗布液流路２３が上流側流路２３Ｕと下流側流路２３Ｄに分断される。ただし、流量調整部４２１には、回転軸４２の側面を切り欠いてノッチ部４２３が形成され、当該ノッチ部４２３により塗布液を（＋Ｑ）方向に案内可能となっている。より詳しくは、ノッチ部４２３は、図２に示すように、回転軸４２が塗布液流路２３と交差する方向（軸方向Ｒ）において塗布液流路２３の高さＨ１と同じかそれよりも低い、高さＨ２を有している。また、軸方向Ｒおよび流路方向Ｑと直交する幅方向Ｐにおいては、次の寸法関係を有している。つまり、図４（ａ）に示すように、「上流側交点ＣＰｕ」と「下流側交点ＣＰｄ」の距離を「Ｗ１」とする。また、幅方向Ｐにおける回転軸４２の外径を「Ｗ２」とする。そして、ノッチ部４２３の幅Ｗｎを、
Ｗ１＜Ｗｎ＜Ｗ２
とすれば、９０゜回転毎にＯＮ／ＯＦＦすることができる。このため、回転軸４２を回転させることで上流側流路２３Ｕと下流側流路２３Ｄの連通状態を多段階に制御することができる。
【００２０】
図４（ａ）は、ノッチ部４２３が下流側流路２３Ｄを向いた状態に回転軸４２を位置決めしたときを示している。ここでは、ノッチ部４２３が設けられていない部分、つまり非ノッチ部４２４が上流側流路２３Ｕを向いて塗布液流路２３を塞いでいる。このため、上流側流路２３Ｕと下流側流路２３Ｄが遮断され、吐出口２１からの塗布液吐出はＯＦＦ状態となる。この状態から同図紙面において反時計方向に回転させると、一定角度までは塗布液流路２３は遮断されているものの、それを超えると上流側流路２３Ｕと下流側流路２３Ｄとの連通が開始され、塗布液は塗布液流路２３を流れて吐出口２１（図３参照）から吐出される（ＯＮ状態）。さらに回転軸４２を回転させると、連通の割合は徐々に増大し、回転角度が９０゜に達すると、同図（ｂ）に示すように連通の割合は最大となる。
【００２１】
また、同図紙面において反時計方向に回転軸４２をさらに回転させると、連通の割合は徐々に減少し、再び上流側流路２３Ｕと下流側流路２３Ｄが遮断され、吐出口２１からの塗布液吐出はＯＦＦ状態となる。例えば図４（ａ）の状態から１８０゜だけ回転軸４２を回転させると、ノッチ部４２３が上流側流路２３Ｕを向いた状態となり、非ノッチ部４２４が下流側流路２３Ｄを向いて塗布液流路２３を塞ぐ（例えば同図（ｃ））。このため、上流側流路２３Ｕと下流側流路２３Ｄが遮断され、吐出口２１からの塗布液吐出はＯＦＦ状態となる。この状態から同図紙面において反時計方向にさらに回転させると、一定角度までは塗布液流路２３は遮断されているものの、それを超えると上流側流路２３Ｕと下流側流路２３Ｄとの連通が開始され、塗布液は塗布液流路２３を流れて吐出口２１から再び吐出される（ＯＮ状態）。さらに回転軸４２を回転させると、連通の割合は徐々に増大し、図４（ａ）の状態から２７０゜だけ回転軸４２を回転すると、同図（ｄ）に示すように連通の割合は再び最大となる。このように、回転軸４２を９０゜ずつ回転させることで、ＯＦＦ状態とOＮ状態を交互に切り替えることができる。もちろん、回転位置を制御することで吐出量を多段階で調整することも可能である。
【００２２】
このように本実施形態では、回転軸４２を回転させることで吐出口２１からの塗布液の吐出および吐出停止を制御することができ、さらに回転位置を制御することで吐出量も多段階で調整することが可能となっている。もちろん、ノッチ部の代わりに貫通孔を設けても同様の吐出制御を行うことができる。なお、回転部分からの塗布液漏れを防止しつつ、回転軸４２を安定的に回転させるために、本実施形態では、以下のように構成している。
【００２３】
貫通孔３１内では、塗布液ノズル２を上下方向（Ｒ方向）から挟み込むように一対のシール部材４３、４４が設けられている。すなわち、塗布液ノズル２の上方側、つまり（＋Ｒ）方向側では、回転軸４２と上側開口２４とが交差する位置の近傍で円環状のシール部材４３が配置されている。また、塗布液ノズル２の下方側、つまり（−Ｒ）方向側では、回転軸４２と下側開口２４とが交差する位置の近傍で円環状のシール部材４４が配置されている。さらに、貫通孔３１内では、シール部材４３の上方側、つまり（＋Ｒ）方向側に回転軸４２を回転自在に軸支する転動式軸受、例えばボールベアリング４５が設けられている。また、シール部材４４側も同様である、つまり、シール部材４４の下方側、つまり（−Ｒ）方向側に回転軸４２を回転自在に軸支するボールベアリング４６が設けられている。これら２つのボールベアリング４５、４６により回転軸４２は貫通孔３１内で回転自在となっている。
【００２４】
このように塗布液ノズル２の上下各々に、シール部材およびボールベアリングを配置しているが、本実施形態ではシール部材４３、４４が回転軸４２と直接接触させないために、シール部材４３、４４はそれぞれボールベアリング４５、４６の外輪と当接する一方、内輪とは隙間ができるようにシール部材４３、４４に逃げ部が設けられている。なお、シール部材４３、４４の代わりに、耐薬品性やシール性などの条件によりフッ素ゴム等で構成されるＯリングを使用しても良い。
【００２５】
このように構成された下側のシール部材４４およびボールベアリング４６はＰＴＦＥ製のスペーサ４７を介してステンレス製の下側ホルダ７で押さえられて保持されている。ここで、スペーサ４７はボールベアリング４６の外輪に圧着されており、塗布液の漏れをシールし、漏れた塗布液が塗布液吐出装置１Ｂから落下するのを防止している。また、下側ホルダ７は回転軸４２の軸端の当接面としても機能し、回転軸４２の軸方向の動きを規正している。
【００２６】
また、上側のシール部材４３およびボールベアリング４５は上側ホルダ６で押さえられて保持されている。この上側ホルダ６は図２に示すように蓋部材６１と、蓋部材６１の下面から下方向に延設される円筒部材６２とを有しており、例えばステンレス材料で構成されている。この蓋部材６１には、回転軸４２を挿通するための貫通孔が形成されている。また、円筒部材６２は貫通孔３１に挿入自在に仕上げられており、貫通孔３１に挿入されると、円筒部材６２の下端面でボールベアリング４５の外輪のみを下方に押さえつけてボールベアリング４５およびシール部材４３を保持する。
【００２７】
各回転軸４２の上方端部、つまり（＋Ｒ）側端部は、図１および図２に示すように支持ブロック５の逆Ｌ字断面を有する上方端部により支持された回転駆動部４１にカップリングを介して連結されている。各回転駆動部４１はマイクロ電動モータ（例えば並木精密宝石社製のマイクロモータＳＬＢシリーズ）４１１、減速器４１２およびエンコーダ４１３で構成されている。マイクロ電動モータ４１１の回転軸は減速器４１２を介して回転軸４２と接続されている。マイクロ電動モータ４１１が作動されると、マイクロ電動モータ４１１の回転軸の回転が減速器４１２で例えば１／３０に減速された後、回転軸４２に伝達される。
【００２８】
また、本実施形態では、マイクロ電動モータ４１１に近接して回転軸に光が通過する横穴が形成されていて当該横穴を透過式光電センサで検出する度にパルス信号を出力するように構成され、回転軸の概ねの角度を検出可能となっている。さらに、マイクロ電動モータ４１１の回転軸が１回転する毎にエンコーダ４１３からパルス信号が１回出力されるように構成されている。そして、これらの信号を使用して原点を正確に決定し、回転軸４２に形成された貫通孔４２２の塗布液ノズル２に対する回転位置を制御することで、上記したように吐出量を制御可能となっている。
【００２９】
次に、気体吐出装置１Ｃの構成を図１および図５を参照しつつ説明する。図５は気体吐出装置の構成を模式的に示す図である。この気体吐出装置１Ｃは、上側ホルダ６に連結されるノズルホルダ１１０と、ノズルホルダ１１０に支持される４つのガスノズル１２０と、各ガスノズル１２０に圧縮空気を供給する気体供給部１３０と、気体供給部１３０からガスノズル１２０への空気供給を制御するバルブ制御部１４０とを備えている。
【００３０】
ノズルホルダ１１０は例えばアルミニウム製であり、上側ホルダ６の（＋Ｑ）方向側で図示しない２本の取付ネジにより上側ホルダ６に取り付けられている。このノズルホルダ１１０には、ガスノズル１２０毎に、ガスノズル１２０を挿通して固定するための貫通孔が設けられている。なお、本実施形態では、図１に示すようにガスノズル１２０の先端を２［ｍｍ］ピッチで揃えて配置するために、上記４つの貫通孔は千鳥状で、しかも異なる傾斜角度で設けられている。
【００３１】
各ガスノズル１２０は円筒形状を有するとともに、各ガスノズル１２０先端部は斜めカットされている。より詳しくは、本実施形態では外径Φ１／１６［インチ］で穴径Φ０．５［ｍｍ］のステンレス配管の先端を斜めに切って製作されている。そして、４つのガスノズル１２０がそれぞれ対応する貫通孔に挿入され、ガスノズル１２０のガス吐出口は２［ｍｍ］ピッチで塗布液ノズル２の吐出口列と同様に一列に配置されている。なお、各ガスノズル１２０のノズルホルダ１１０への固定は図示しない押しネジにより行われる。また、押しネジにより次に説明する配置関係が満足されるように各ガスノズル１２０の位置および角度を調整可能となっている。
【００３２】
ノズルホルダ１１０に固定された４つのガスノズル１２０は４つの塗布液ノズルと１対１の対応関係で次のように配設されている。すなわち、ガスノズル１２０は塗布液ノズル２に対して基板Ｗの移動方向Ｘの下流側に配設され、塗布液の流れＣＦに空気流ＡＦを噴射する。具体的には、気体供給部１３０から圧縮空気が当該ガスノズル１２０に供給されると、ガスノズル１２０から空気が基板Ｗへの塗布液の供給位置Ｐ１（図５参照）に対して基板移動方向Ｘの上流側の基板表面に向けて噴射され、塗布液ノズル２の吐出口２１と基板Ｗの表面との中間で塗布液の流れＣＦに対して空気流ＡＦが吹き付けられる。特に、本実施形態では、塗布液ノズル２は塗布液の供給位置Ｐ１に対して基板移動方向Ｘの上流側（図５の左手側）で吐出口２１を供給位置Ｐ１に向けて配置されて基板Ｗの面法線に対して傾斜した吐出方向Ｄ２に塗布液を吐出している。これに対し、ガスノズル１２０から噴射される空気は吐出方向Ｄ２と直交する噴射方向Ｄ３に噴射される。なお、噴射方向Ｄ３はこれに限定されるものではなく、塗布液の流れＣＦおよび空気流ＡＦを含む仮想平面（図５の紙面）において０゜（基板表面と平行な方向）と９０゜（基板表面と直交する方向）との間に設定してもよい。
【００３３】
気体供給部１３０では、ガスノズル１２０毎に圧縮空気をガスノズル１２０に供給する連続ブロー系統１３１が設けられている。連続ブロー系統１３１は、図５に示すように、配管１３１ａ、レギュレータ１３１ｂ、ニードルバルブ１３１ｃおよび駆動開閉弁１３１ｄで構成されている。配管１３１ａの一方端は圧縮空気を発生させるガス供給源に接続されるとともに、他方端はガスノズル１２０に接続されている。そして、配管１３１ａに対してレギュレータ１３１ｂ、ニードルバルブ１３１ｃおよび駆動開閉弁１３１ｄが介挿され、それぞれが圧力調整、流量調整および供給制御を行う。すなわち、ガス供給源から供給される圧縮空気の圧力をレギュレータ１３１ｂで調整した後、さらにニードルバルブ１３１ｃにより空気の流量調整を行う。そして、バルブ制御部１４０からの開指令に応じて駆動開閉弁１３１ｄが開成することで調整済みの圧縮空気がガスノズル１２０に供給され、上記したようにガスノズル１２０から空気が噴射され、塗布液の流れＣＦに対して空気流ＡＦを吹き付ける。一方、バルブ制御部１４０からの閉指令に応じて駆動開閉弁１３１ｄが閉成することでガスノズル１２０への圧縮空気の供給が停止され、ガスノズル１２０からの空気の噴射が停止される。なお、ガスノズル１２０から噴射される空気の流量としては、次に説明するように所定時間だけ連続的に空気を噴射させる連続ブロー中に基板上のラインパターンＬＰが飛散しない流量（以下「飛散限界流量」という）より低く設定するのが望ましく、本実施形態では、５０[ＮｍＬ／ｍｉｎ]に設定している。
【００３４】
図６は図１に示すパターン形成装置の動作を示すタイミングチャートであり、同図（ａ）は空気噴射、つまりエアブローを行わない場合のラインパターンを形成する場合の動作を示す一方、同図（ｂ）は塗布液の吐出開始および吐出停止に対応してエアブローを行いながらラインパターンを形成する動作を示している。エアブローを行わない場合には、既述のとおり、ラインパターンＬＰの始端にボール状の変形部が発生し、終端において塗布液のテールが発生する。これらのうちボール発生要因として塗布液ノズル２に対する基板Ｗの相対移動により基板Ｗと塗布液ノズル２との間に発生する風が主要因のひとつと考えられる。つまり、この風発生により吐出直後の塗布液の流れＣＦが巻き上げられ、これがボール発生を引き起こすと考えられる。また、テール発生は次のようなプロセスで発生すると考えられる。すなわち、塗布液の吐出停止直後に塗布液ノズル２の吐出口２１近傍に位置する塗布液が引き延ばされた後、切れて基板Ｗの表面に落下し、これがテールとして存在する。
【００３５】
そこで、本実施形態では、上記のようにガスノズル１２０を設け、図６（ｂ）に示すように塗布液の吐出開始時点（タイミングＴ１）よりも少し早いタイミングでバルブ制御部１４０から駆動開閉弁１３１ｄに開指令を与え、空気流ＡＦの噴射を開始する。そして、空気流ＡＦが塗布液の供給位置Ｐ１（図５参照）よりも基板移動方向Ｘの上流側の基板表面に向けて噴射された状態のまま、タイミングＴ１で塗布液の吐出が開始される。このため、塗布液の流れＣＦの巻上が抑えられ、ボール発生が抑制される。また、空気流ＡＦにより塗布液の流れＣＦの先端が基板Ｗの表面に押さえ付けられるため、塗布液が飛散することなく、しかもラインパターンの始端位置のバラツキを抑制するという作用効果も得られる。
【００３６】
タイミングＴ１からしばらくすると、バルブ制御部１４０から駆動開閉弁１３１ｄに閉指令を与え、空気流ＡＦの噴射を停止する。これは、エアブローによりラインパターンＬＰに加えられる圧力によってラインパターンＬＰの断面形状に影響を及ぼすおそれがあるためである。
【００３７】
ラインパターンＬＰの終端に近づくと、塗布液の吐出停止時点（タイミングＴ２）よりも少し早いタイミングでバルブ制御部１４０により駆動開閉弁１３１ｄに再び開指令を与え、空気流ＡＦの噴射を開始し、その状態のままタイミングＴ２で塗布液の吐出が停止される。これにより、空気流ＡＦが塗布液の流れＣＦの切れをアシストしてテール発生を抑制することができる。
【００３８】
以上のように、本実施形態によれば、ガスノズル１２０を塗布液ノズル２に対して基板移動方向Ｘの下流側に配置し、塗布液の供給位置Ｐ１に対して基板移動方向Ｘの上流側の基板表面に向けて上記ガスノズル１２０から空気を噴射し、塗布液ノズル２の吐出口２１と基板Ｗの表面との中間で塗布液の流れＣＦに対して空気流ＡＦを供給可能と構成されている。そして、塗布液の吐出開始および吐出停止に対応して所定時間だけ連続して空気噴射、つまり連続ブローを行っている。このため、空気流ＡＦの供給は塗布液を基板に圧着させる方向に作用し、塗布液を飛散させることなく、ラインパターンＬＰの始端がボール状に変形するのを抑制しつつ始端位置のバラツキを抑え、しかもラインパターンＬＰの終端にテールが発生するのを抑制することができる。
【００３９】
ところで、上記第１実施形態では、連続ブローを行っているが、ガスノズル１２０から空気をパルス状に噴射して塗布液の流れＣＦに対して空気流ＡＦを吹き付ける、いわゆるパルスブローを連続ブローの代わりに実行するように構成してもよい（第２実施形態）。以下、図７および図８を参照しつつ本発明の第２実施形態について説明する。
【００４０】
この第２実施形態にかかるパターン形成装置１は、気体吐出装置１Ｃの構成の一部を除いて第１実施形態と同一である。このため、ここでは相違点を中心に説明し、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４１】
図７は本発明にかかるパターン形成装置の第２実施形態に装備される気体吐出装置の構成を模式的に示す図である。第２実施形態が第１実施形態と相違する点は、気体吐出装置１Ｃにパルス駆動部１５０が追加されている点と、駆動開閉弁として高速駆動タイプが用いられている点とである。すなわち、第２実施形態では、ガスノズル１２０毎に圧縮空気をパルス状にガスノズル１２０に供給するパルスブロー系統１３２が設けられている。パルスブロー系統１３２の基本的構成は連続ブロー系統１３１と同様に配管１３２ａ、レギュレータ１３２ｂ、ニードルバルブ１３２ｃおよび駆動開閉弁１３２ｄで構成されている。ただし、パルスブローを可能とするために、駆動開閉弁１３２ｄとして例えばＣＫＤ株式会社製のパルスジェット弁ＰＪシリーズを用いている。そして、高速駆動開閉弁１３２ｄに対してパルス駆動部１５０がパルス幅５００[μｓｅｃ]程度の高速パルス駆動電圧を与えることで高速駆動開閉弁１３２ｄの電磁石を瞬間的に動作させ、鋭いエアパルスを得ている。このようにエアパルスを噴射する場合、瞬間的には連続ブローよりも高い流量の空気を噴射するのが望ましく、第２実施形態では飛散限界流量を超える流量、例えば２００[ＮｍＬ／ｍｉｎ]程度に設定している。
【００４２】
図８はパターン形成装置の第２実施形態の動作を示すタイミングチャートであり、塗布液の吐出開始および吐出停止に対応してパルスブローを行いながらラインパターンを形成する動作を示している。本実施形態では、上記のようにガスノズル１２０を設け、図８に示すように塗布液の吐出開始時点（タイミングＴ１）よりも少し早いタイミングでバルブ制御部１４０は開指令を出力する。すると、開指令を受けたパルス駆動部１５０はパルス幅５００[μｓｅｃ]程度の高速パルス駆動電圧を発生し、高速駆動開閉弁１３２ｄに与える。これに応じて高速駆動開閉弁１３２ｄはパルス的に動作してパルス状の空気流ＡＦの噴射を開始する。そして、そのパルスブローはタイミングＴ１を超えて継続されるとともに、タイミングＴ１で塗布液の吐出が開始される。このため、連続ブローを行った場合（第１実施形態）と同様の効果、つまりボール発生の抑制効果と、始端位置のバラツキ抑制効果とが得られる。
【００４３】
塗布液の吐出開始に対応するパルスブローを解析した結果、本願発明者は次のように考察する。すなわち、タイミングＴ１前後のパルス状の空気流ＡＦがラインパターンＬＰの始端のみを瞬間的に圧着することで塗布液の巻上を防止し、またボール発生があったとしてもパルスブローがそれを押し潰して扁平な形状に成形する。したがって、ボール発生および始端位置のバラツキの両方を抑制する作用効果は第２実施形態の方が優れており、実際に形成されたラインパターンＬＰを目視観察した際にも同様の結果が確認されている。
【００４４】
タイミングＴ１からしばらくすると、バルブ制御部１４０により閉指令を出力し、空気流ＡＦの噴射を停止する。これは、第１実施形態と同様に、エアブローによりラインパターンＬＰに加えられる圧力によってラインパターンＬＰの断面形状に影響が及ぶのを防止するためである。特に、パルスブローにおいては、瞬間的ではあるが、飛散限界流量を超える流量の空気がラインパターンＬＰに与えられるため、塗布液の吐出開始および吐出停止以外のタイミングにおいてパルスブローを停止するのが好適である。
【００４５】
ラインパターンＬＰの終端に近づくと、塗布液の吐出停止時点（タイミングＴ２）よりも少し早いタイミングでバルブ制御部１４０は再び開指令を出力し、パルスブローを開始した後、タイミングＴ２で塗布液の供給が停止される。これにより、連続ブローを行った場合（第１実施形態）と同様にしてテール発生の抑制効果が得られる。
【００４６】
塗布液の吐出停止に対応するパルスブローについても解析した結果、本願発明者は次のように考察する。すなわち、タイミングＴ２直前のパルス状の空気流ＡＦがラインパターンＬＰの後端を扁平な形状に成形することによりラインパターンＬＰの美観が改善される。また、タイミングＴ２以降のパルス状の空気流ＡＦがテールを切断し、消去する。このため、ラインパターンＬＰの後端の美観については第２実施形態の方が優れており、実際に形成されたラインパターンＬＰを目視観察した際にも同様の結果が確認されている。
【００４７】
以上のように、第２実施形態は連続ブローをパルスブローに変更したものであり、第１実施形態と同様の作用効果が得られるのみならず、それらの作用効果をさらに高めてより良好なパターン形成が可能となっている。
【００４８】
なお、上記第２実施形態ではパルス間隔を一定としているが、上記パルスブローの作用効果を考慮してパルス間隔を適宜変更する、例えば図９に示すようにＦＭ変調（周波数変調）してもよい。すなわち、圧着力を高めてボール発生の抑制効果を高めたい場合には、タイミングＴ１以降のパルス間隔を密にして塗布液の流れＣＦに印加する空気流ＡＦの圧力を強くすればよい。また、テール改善時に塗布液の飛散をさらに抑えたい場合には、タイミングＴ２以降のパルス間隔を広げ、パルスブローにより塗布液の流れＣＦに印加される空気流ＡＦの圧力を弱めればよい。このようにパルスブローの波形をＦＭ変調することでパルスブローによる作用効果を調整することができる。もちろん、変調方式は上記ＦＭ変調に限定されるものではなく、種々の変調方式、例えばＰＷＭ（pulse width modulation：パルス幅変調）を用いてもよい。
【００４９】
上記第１実施形態では連続ブローのみを行い、第２実施形態ではパルスブローのみを行っているが、それらを組み合わせて実行するように構成してもよい（第３実施形態）。以下、図１０および図１１を参照しつつ本発明の第３実施形態について説明する。
【００５０】
図１０は、本発明にかかるパターン形成装置の第３実施形態に装備される気体吐出装置の構成を模式的に示す図である。この第３実施形態にかかるパターン形成装置１では、図１０に示すように、連続ブロー系統１３１とパルスブロー系統１３２とが並設されており、バルブ制御部１４０からの指令に応じて連続ブローおよびパルスブローを実行可能となっている。そして、各ガスノズル１２０のガス流量としては、連続ブローが５０[ＮｍＬ／ｍｉｎ]、パルスブローが２００[ＮｍＬ／ｍｉｎ]程度に設定するのが望ましく、本実施形態では塗布液ノズル２を４本備えた、いわゆる４チャンネルのマルチノズルであるため、全体では、（５０＋２００）×４＝１０００[ＮｍＬ／ｍｉｎ]の流量となる。なお、その他の構成は第１実施形態および第２実施形態と同一であるため、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００５１】
図１１はパターン形成装置の第３実施形態の動作を示すタイミングチャートであり、塗布液の吐出開始および吐出停止に対応して連続ブローを行うとともに、パルスブローを適宜補充的に行いながらラインパターンを形成する動作を示している。本実施形態では、図１１に示すように塗布液の吐出開始時点（タイミングＴ１）よりも少し早いタイミングでバルブ制御部１４０は連続ブロー系統１３１の駆動開閉弁１３１ｄに開指令を与え、空気流ＡＦの噴射を開始する。そして、空気流ＡＦが塗布液の供給位置Ｐ１（図５参照）よりも基板移動方向Ｘの上流側の基板表面に向けて噴射された状態のまま、タイミングＴ１で塗布液の供給が開始される。これにより、第１実施形態と同様に塗布液の流れＣＦの巻上が抑えられ、ボール発生が抑制される。
【００５２】
しかしながら、連続ブローのみでは必ずしもボール発生の抑制効果が十分でない場合もある。そこで、第３実施形態では、タイミングＴ１でバルブ制御部１４０によりパルス駆動部１５０に対して開指令を出力してパルスブローを追加的に実行する。この追加パルスブローによってパルス状の空気流ＡＦがラインパターンＬＰの始端のみを瞬間的に圧着するため、塗布液の巻上をさらに効果的に防止する。またボール発生があったとしてもパルスブローがそれを押し潰して扁平な形状に成形する。その結果、第１実施形態に比べてボール発生の抑制効果および始端位置のバラツキ抑制効果をさらに高めることができ、より良好なラインパターンＬＰを形成することができる。
【００５３】
タイミングＴ１からしばらくすると、バルブ制御部１４０によりパルス駆動部１５０に閉指令を与えてパルスブローを停止した後で、連続ブロー系統１３１の駆動開閉弁１３１ｄに閉指令を与え、連続ブローも停止させる。そして、ラインパターンＬＰの中間部を形成している間、ガスノズル１２０からの空気噴射を停止して空気流ＡＦのラインパターンＬＰへの影響を排除している。
【００５４】
そして、ラインパターンＬＰの終端に近づくと、塗布液の吐出停止時点（タイミングＴ２）よりも少し早いタイミングでバルブ制御部１４０により駆動開閉弁１３１ｄに再び開指令を与えて連続ブローを開始するとともに、開指令をパルス駆動部１５０に与えてパルスブローを開始する。このようにタイミングＴ２直前のパルスブローによってラインパターンＬＰの後端を扁平な形状に成形してラインパターンＬＰの美観が改善される。
【００５５】
このように連続ブローおよびパルスブローが実行されている状態で塗布液の吐出が停止される（タイミングＴ２）。この吐出停止時には、塗布液の流れＣＦに対して連続ブローのみならずパルスブローまでもが塗布液の流れＣＦに供給され、テール発生が抑制される。このように第３実施形態によれば、第１実施形態に比べてテール発生の抑制効果を高めることができ、より良好なラインパターンＬＰを形成することができる。
【００５６】
上記第１実施形態ないし第３実施形態では、４つの塗布液ノズル２を有する、いわゆる４チャンネルのパターン形成装置に対して本発明を適用しているが、ノズル本数はこれに限定されるものではない。また、複数の塗布液ノズル２を多連ノズルブロック３に設けて一体化しているが、複数の塗布液ノズルをそれぞれ独立して設けたパターン形成装置に対しても本発明を適用することができる。
【００５７】
また、上記実施形態では、全塗布液ノズル２に対して塗布液吐出制御部４を設けたパターン形成装置１に対して本発明を適用しているが、それらのうち少なくとも１本以上の塗布液ノズルに対してのみ塗布液吐出制御部を設けたパターン形成装置に対して本発明を適用してもよい（第４実施形態）。以下、図１２ないし図１５を参照しつつ本発明の第４実施形態について説明する。
【００５８】
図１２は本発明にかかるパターン形成装置の第４実施形態を示す図である。このパターン形成装置１は、パターンを形成するための材料を含んだ塗布液を基板上に塗布し、これを硬化させる装置であり、例えば光電変換面を有する基板に配線パターンを形成して光電変換デバイスを製造する技術に適用可能である。そして、次のような技術背景から一部の塗布液ノズルに対してのみ塗布液吐出制御部を設けるとともに気体吐出装置１Ｃを設けている。すなわち、パターン形成装置１によりパターンを形成すべき基板の形状は様々である。例えば、太陽電池セルの基板として用いられる単結晶シリコン基板としては、正方形の四隅を切り落としたような八角形としたものがある。これは、円形の単結晶シリコンウエハの面積を有効に活用するためである。そのため、四隅に対応する位置に形成すべきパターンの長さはその他の位置に形成すべきパターンの長さと相違する。
【００５９】
そこで、第４実施形態にかかるパターン形成装置１では、四隅に対応する位置に塗布液を吐出する塗布液ノズル２に対して上記した塗布液吐出制御部を設けている。より具体的には、配列方向に一列に配置される２６本のノズルのうち配列方向の最上流側３本および最下流側３本についてのみ塗布液吐出制御部が設けられている。したがって、圧送されてくる塗布液の吐出および吐出停止を制御することで矩形形状ではない基板（以下、「異形基板」という）に対しも、塗布により効率よくパターンを形成することが可能となっている。
【００６０】
このパターン形成装置１では、基台７１０上にステージ移動機構２００が設けられ、基板Ｗを保持するステージ３００がステージ移動機構２００により図１２に示すＸ−Ｙ平面内で移動可能となっている。基台７１０にはステージ３００を跨ぐようにしてフレーム７２１が固定され、フレーム７２１には塗布ヘッド部５００が取り付けられている。
【００６１】
ステージ移動機構２００は、ステージ３００をＸ方向に移動させるＸ方向移動機構２１０、Ｙ方向に移動させるＹ方向移動機構２２０、および、Ｚ方向を向く軸を中心に回転させるθ回転機構２３０を有する。Ｘ方向移動機構２１０は、モータ２１１にボールねじ２１２が接続され、さらに、Ｙ方向移動機構２２０に固定されたナット２１３がボールねじ２１２に取り付けられた構造となっている。ボールねじ２１２の上方にはガイドレール２１４が固定され、モータ２１１が回転すると、ナット２１３とともにＹ方向移動機構２２０がガイドレール２１４に沿ってＸ方向に滑らかに移動する。
【００６２】
Ｙ方向移動機構２２０もモータ２２１、ボールねじ機構およびガイドレール２２４を有し、モータ２２１が回転するとボールねじ機構によりθ回転機構２３０がガイドレール２２４に沿ってＹ方向に移動する。θ回転機構２３０はモータ２３１によりステージ３００を回転させる。なお、その回転中心はＺ方向軸である。以上の構成により、塗布ヘッド部５００の基板Ｗに対する相対的な移動方向および向きが変更可能とされる。ステージ移動機構２００の各モータは、装置各部の動作を制御する制御部６００により制御される。
【００６３】
さらに、θ回転機構２３０とステージ３００との間には、ステージ昇降機構２４０が設けられている。ステージ昇降機構２４０は、制御部６００からの制御指令に応じてステージ３００を昇降させ、基板Ｗを指定された高さ（Ｚ方向位置）に位置決めする。ステージ昇降機構２４０としては、例えばソレノイドや圧電素子などのアクチュエータによるもの、ギヤによるもの、楔の噛み合わせによるものなどを用いることができる。
【００６４】
塗布ヘッド部５００のベース５１０には、液状（ペースト状）の塗布液を内部に貯留し制御部６００からの制御指令に応じて該塗布液を基板Ｗに向けて吐出する塗布液供給部５２０が設けられている。塗布液供給部５２０は、内部が空洞となって塗布液を貯留するシリンジポンプ５２１と、該ポンプ５２１の内部空間に挿入されたプランジャ５２４とを備えている。プランジャ５２４は、制御部６００により駆動制御されるモータ、ソレノイド等のアクチュエータまたは圧縮空気等によって上下駆動され、シリンジポンプ５２１の内部空間に貯留された塗布液を加圧する。
【００６５】
また、塗布液供給部５２０の下部には多連ノズルブロック５５０が取り付けられている。この多連ノズルブロック５５０は塗布液を基板Ｗに向けて吐出する２６本の塗布液ノズル（図示省略）を一体化したものであり、塗布液ノズルはＹ方向に一列に配置されている。つまり、このパターン形成装置１ではＹ方向が塗布液ノズルの配列方向となっている。また、図１２への図示を省略しているが各塗布液ノズルは塗布液供給部５２０と接続され、塗布液供給部５２０から圧送されてくる塗布液を内部に設けられる塗布液流路に沿って案内し、吐出口５５１から吐出可能となっている。これら２６本の塗布液ノズルのうちＹ方向の最上流側３本の塗布液ノズルおよび最下流側３本の塗布液ノズルに対して塗布液吐出制御部５６０が取り付けられて、残りの中央側２０本の塗布液ノズルについては塗布液吐出制御部は設けられていない。このため、プランジャ５２４の作動によりシリンジポンプ５２１が作動することで塗布液が多連ノズルブロック５５０に設けられた各塗布液ノズルに向けて圧送され、塗布液吐出制御部５６０を設けていない中央側２０本の塗布液ノズルから塗布液がそのまま吐出される一方、最上流側３本および最下流側３本の合計６本の塗布液ノズルについては各塗布液吐出制御部５６０の回転軸（図示省略）を回転させることで吐出口５５１毎に個別に塗布液の吐出がオン・オフ制御される。なお、塗布液吐出制御部５６０の基本構成は上記塗布液吐出装置１Ｂで採用したものと同一である。さらに、塗布液吐出制御部５６０が設けられた塗布液ノズルに対応して気体吐出装置８００が設けられている。気体吐出装置８００の基本構成は上記気体吐出装置１Ｃで採用したものと同一である。
【００６６】
また、塗布ヘッド部５００のベース５１０には、基板Ｗに向けてＵＶ光（紫外線）を照射する光照射部５３０が取り付けられている。光照射部５３０は、紫外線を発生する光源ユニット５３２に光ファイバ５３１を介して接続される。図示を省略しているが、光源ユニット５３２はその光出射部に開閉自在のシャッターを有しており、その開閉および開度によって出射光のオン・オフおよび光量を制御することができる。光源ユニット５３２は制御部６００により制御されている。
【００６７】
図１３は図１２のパターン形成装置を用いて形成される太陽電池セルの例を示す図である。この太陽電池セルＳは、単結晶シリコン基板Ｗの表面（光電変換面および反射防止膜が設けられた面）に、幅が細い多数のフィンガー配線パターンＦと、これらを横断するように設けられたより幅広のバス配線パターンＢとを設けた構造を有している。フィンガー配線パターンＦとバス配線パターンＢとはその交点において電気的に接続されている。
【００６８】
各部の寸法については、例えばフィンガー配線パターンＦの幅および高さが５０μｍ程度、バス配線パターンＢの幅が１．８ｍｍないし２．０ｍｍ、高さが５０μｍないし７０μｍとすることができるが、これらの数値に限定されるものではない。
【００６９】
シリコン基板Ｗは、概略正方形の四隅を切り取ってなる、中心軸Ｃに対して線対称な八角形をしている。これは、略円柱形に製造される単結晶シリコンロッドから切り出したウエハが円板形状をしており、その表面積を有効に利用して基板Ｗを作成する必要性から生じた形状である。
【００７０】
このため、基板Ｗ上に多数形成されるフィンガー電極Ｆは、基板Ｗの中央部の略矩形とみなせる矩形領域ＲＲでは一定の長さを有しているが、端部領域ＥＲではその形状に合わせて１本ごとに長さが異なっている。具体的には、矩形領域ＲＲに形成される複数の電極Ｆｒはいずれも基板Ｗの長さより少し短い同一の長さを有しているのに対し、端部領域ＥＲに形成される電極Ｆｅは、基板Ｗ端面の後退に伴って長さが変化し、基板最端部に近いものほど短くなっている。図１３の例では、基板中央の矩形領域ＲＲに２０本の同一長の電極パターンＦｒ、基板両端部の端部領域ＥＲに互いに長さの異なる３本ずつの電極パターンＦｅがそれぞれ形成される。なお、これは単なる一例であり、パターンの本数はこれらに限定されるものではないが、端部領域ＥＲに設ける電極パターンＦｅの本数に応じて塗布液吐出制御部５６０の設置個数を対応させる必要がある。
【００７１】
吐出のオン・オフが一括して制御される多数の塗布液ノズルを基板に対し一体的に相対移動させてパターンを形成する従来技術（例えば特開２０１１−６０８７３号公報）では、このような形状の基板に対応することができなかった。また、各塗布液ノズルを個別にオン・オフ制御するための具体的な技術はこれまで実用化されるに至っていない。これに対し、本実施形態のパターン形成装置１は、図２と同一構成の塗布液吐出制御部５６０を設け、各塗布液吐出制御部５６０により塗布液の吐出および吐出停止を制御することで図１３のような異形基板に対してもパターン形成を効率よく行うことが可能となっている。
【００７２】
図１４は図１２の装置によるフィンガー電極形成の様子を模式的に示す図である。同図に示すように、この装置１では、基板Ｗを載置したステージ３００をＸ方向に移動させることによって、相対的に多連ノズルブロック５５０を基板Ｗの表面に対して（−Ｘ）方向に走査移動させる。この多連ノズルブロック５５０の下面には２６個の吐出口５５１が設けられており、これらの吐出口５５１はＹ方向に沿って１列に等間隔で配置される。Ｙ方向における多連ノズルブロック５５０の寸法は同方向における基板Ｗの寸法と同程度またはそれ以上である。したがって、基板Ｗに対して多連ノズルブロック５５０を１回走査移動させるのみで、基板Ｗの全面にフィンガー電極パターンＦｒ，Ｆｅを形成することができる。
【００７３】
塗布液としては、導電性ペースト、すなわち導電性および光硬化性を有し、例えば導電性粒子、有機ビヒクル（溶剤、樹脂、増粘剤等の混合物）および光重合開始剤を含むペースト状の混合液を用いることができる。導電性粒子は電極の材料たる例えば銀粉末であり、有機ビヒクルは樹脂材料としてのエチルセルロースと有機溶剤を含む。また、塗布液の粘度は、光照射による硬化処理を実行する前において例えば５０[Ｐａ・ｓ］以下で、硬化処理を実行した後は３５０［Ｐａ・ｓ］以上になることが好ましい。
【００７４】
吐出口５５１から基板Ｗ表面に吐出された直後の塗布液に対して、塗布液ノズルの走査移動方向（−Ｘ方向）における吐出口５５１の後方に配置された光照射部５３０からの出射光が照射される。これにより、吐出直後の断面形状を維持したまま塗布液が硬化し、電極パターンＦｒ，Ｆｅが形成される。吐出口５５１の形状、塗布液の粘度および光照射条件を適宜に設定することにより種々の断面形状を有するパターンを形成することができ、特にパターン幅に対する高さの比、すなわちアスペクト比の高いパターンを形成することが可能である。
【００７５】
図１５は本実施形態によるパターン形成処理を示すフローチャートである。この処理は、形成すべきパターンの本数に対応する２６個の吐出口５５１を有する多連ノズルブロック５５０を用いて実行される。これらの吐出口５５１のうちＹ方向の最上流側３個および最下流側３個の吐出口５５１の各々につながる塗布液ノズルに対して塗布液吐出制御部５６０が設けられて各吐出口５５１からの塗布液の吐出および吐出停止を独立して制御する。このため、塗布液吐出制御部５６０により最上流側３個および最下流側３個の吐出口５５１からの吐出を停止させた状態で塗布液供給部５２０から塗布液が塗布液ノズルに向けて圧送されると、中央側２０個の吐出口５５１から同時に塗布液が吐出される。その後で、各塗布液吐出制御部５６０により回転軸を回転させることで各吐出口５５１からの塗布液の吐出を個別に制御可能となっている。なお、図１４に示す符号Ｐ1ないしＰ3およびＰ24ないしＰ26は、端部領域ＥＲを塗布するための吐出口を特定するための符号である。すなわち、２６個の吐出口のうち最外側に位置する吐出口が符号Ｐ1，Ｐ26、これより１つ内側の吐出口を符号Ｐ2，Ｐ25、さらにこれより１つ内側の吐出口を符号Ｐ3，Ｐ24として表している。これらを除く残り２０個の吐出口は矩形領域ＲＲのパターンＦｒの形成に用いられる。これら吐出口Ｐ1〜Ｐ3，Ｐ24〜Ｐ26は後述するように塗布液吐出制御部５６０によりその他の吐出口と異なるタイミングで独自に吐出制御される吐出口であり、以下においてはこれらの吐出口を「制御対象吐出口」と称する。
【００７６】
この処理では、最初に基板Ｗをパターン形成装置１に搬入し、パターンを形成すべき面を上向きにしてステージ３００に載置する（ステップＳ１０１）。また、塗布液吐出制御部５６０の回転軸を軸心周りに回転させて吐出口Ｐ1〜Ｐ3，Ｐ24〜Ｐ26からの吐出を停止させておく（ステップＳ１０２）。具体的には、例えば図３中の「ノズル番号１」の塗布液ノズルと同様に、上流側流路と下流側流路の連通の割合を０［％］に設定する。
【００７７】
この状態で、ステージ移動機構２００によりステージ３００をＸ方向に移動させ（ステップＳ１０３）、多連ノズルブロック５５０を基板ＷのＸ方向端部の直上に移動させる。そして、シリンジポンプ５２１による塗布液への加圧を開始するとともに基板ＷをＸ方向に移動させる（ステップＳ１０４）。これによって、中央部分に位置する２０個の吐出口５５１のみから塗布液の吐出が開始される。これにより矩形領域ＲＲのパターンＦｒが形成開始される。
【００７８】
その後、以下の手順で制御対象吐出口を順次開放する（ステップＳ１０５）。すなわち、シリンジポンプ５２１の加圧を開始してから所定時間経過後に制御対象吐出口のうち最も中央に近い吐出口Ｐ3，Ｐ24からの吐出停止をまず解除し、塗布液流路を開放する。次いでこれらの外側に隣接する吐出口Ｐ2，Ｐ25を開放し、最後に最も外側の吐出口Ｐ1，Ｐ26を開放する。これにより、基板Ｗの端部領域ＥＲには、吐出口の開放タイミングに応じて始端位置がそれぞれ異なるパターンＦｅが形成される。また、第１実施形態ないし第３実施形態と同様に、塗布液の吐出開始に対応して気体吐出装置８００からの空気流の供給を制御して電極パターン（ラインパターン）の始端がボール状に変形したり、始端位置がばらつくのを防止する。
【００７９】
そのまま基板Ｗに対する多連ノズルブロック５５０の走査移動を継続することで、基板Ｗ上には互いに平行な２６本の電極パターンが形成されてゆく。基板Ｗが所定位置に達するまでこの状態を継続した後（ステップＳ１０６）、開放した順序とは逆の順序で、各吐出口Ｐ1〜Ｐ3，Ｐ24〜Ｐ26を順次閉塞する（ステップＳ１０７）。すなわち、最も外側の吐出口Ｐ1，Ｐ26を閉塞し、その後においてこれらに隣接する吐出口Ｐ2，Ｐ25を閉塞する。さらに、最も内側の吐出口Ｐ3，Ｐ24を閉塞する。吐出口の閉塞に伴って、当該吐出口からの塗布液によるパターン形成が少しずつ時間差を持って順次終了する。したがって、これらのパターンの終端位置も異なったものとなる。また第１実施形態ないし第３実施形態と同様に、塗布液の吐出停止に対応して気体吐出装置８００からの空気流の供給を制御して電極パターン（ラインパターン）の終端にテールが発生するのを抑制する。
【００８０】
こうして終端側の端部領域ＥＲへのパターン形成が完了し、さらに多連ノズルブロック５５０が矩形領域ＲＲの端部に達すると、シリンジポンプ５２１からの加圧を停止する（ステップＳ１０８）。その後、ステージ３００の移動を停止し（ステップＳ１０９）、フィンガー電極パターンＦ（Ｆｒ，Ｆｅ）が形成された基板Ｗが搬出されて（ステップＳ１１０）、処理が完了する。
【００８１】
以上のようなパターン形成処理によると、基板Ｗの中央部の矩形領域ＲＲでは、互いに平行で長さの等しいパターンＦｒが形成される。一方、基板両端の端部領域ＥＲでは、基板Ｗの外側に近いほどパターンの形成開始が遅く、しかも形成終了が早くなる。基板Ｗと多連ノズルブロック５５０とは一定速度で相対移動しているため、形成のタイミングの差異は基板Ｗ上におけるパターンの始端および終端位置に反映されて、最終的には図１３および図１４に示すようなフィンガー電極パターンＦが形成される。この間、基板Ｗに対する多連ノズルブロック５５０の走査移動は１回のみである。
【００８２】
また、各制御対象吐出口５５１に対応して塗布液ノズルに対して塗布液吐出制御部５６０が設けられ、回転軸の回転により吐出口５５１からの吐出および吐出停止を個別に制御するように構成している。このため、多連ノズルブロック５５０の走査移動によって一度に形成される多数のライン状パターンのうちの一部について、パターンの始端位置および終端位置を他のパターンと異ならせることができる。その結果、図１３や図１４に示すような異形基板であっても、その全面に効率よくパターンを形成することができる。しかも、塗布液の吐出開始および吐出停止に対応して気体吐出装置８００からの空気流の供給を第１実施形態ないし第３実施形態と同様に制御している。このため、基板Ｗや装置を汚染することなく、基板Ｗ上にパターンを良好な形状で形成することができる。
【００８３】
また、各制御対象吐出口５５１を有する塗布液ノズルに対して塗布液吐出制御部４の回転軸が取り付けられ、当該回転軸の回転によって吐出口５５１からの塗布液の吐出を制御しているため、構成部品の変形がなく、高精度な塗布液の吐出制御を安定して行うことが可能となっている。
【００８４】
また、塗布液吐出制御部５６０を配列方向Ｙと直交する方向において互いに異なる位置に配置する、つまり千鳥状あるいはジグザグ状に配置しているので、塗布液吐出制御部４の相互干渉を防止することができ、塗布液ノズルのピッチを狭めることができる。その結果、パターン形成装置１により形成可能なパターンの間隔を狭小化することができる。
【００８５】
このように、上記実施形態では、ステージ移動機構１Ａ、２００が本発明の「移動手段」の一例に相当している。また、基板移動方向Ｘ、吐出方向Ｄ２および噴射方向Ｄ３がそれぞれ本発明の「第１方向」、「第２方向」、「第３方向」に相当している。また、
パルスブロー系統１３２および連続ブロー系統１３１がそれぞれ本発明の「第１供給系統」および「第２供給系統」の一例に相当している。
【００８６】
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、ノズルホルダ１１０に対して複数の貫通孔が千鳥状で、しかも異なる傾斜角度で設けられ、各貫通孔にガスノズル１２０を配置している。このような配置関係を採用することでガスノズル１２０の相互干渉を防止しながらピッチを狭めることができ、パターン間隔の狭小化にも対応することが可能となっている。ただし、ガスノズル１２０の配置関係はこれに限定されるものではなく、例えば一列に配置してもよい。
【００８７】
また、上記実施形態では、塗布液の吐出開始および吐出停止のいずれにも対応してガスノズルからの空気の噴射を制御しているが、塗布液の吐出開始のみに対応して空気の噴射制御を行ったり、逆に塗布液の吐出停止のみに対応して空気の噴射制御を行ってもよい。
【００８８】
また、上記実施形態では、塗布液ノズルおよびガスノズルを固定配置する一方、基板ＷをＸ方向に移動させてラインパターンを形成しているが、塗布液ノズルおよびガスノズルを一体的にＸ方向に移動させてラインパターンを形成してもよい。つまり、ノズルに対して基板ＷをＸ方向に相対移動させてラインパターンを形成するパターン形成技術全般に対して本発明を適用することができる。
【００８９】
また、上記実施形態では、塗布液の流れＣＦに対して空気を吹き付けているが、本発明の「気体」としてはこれに限定されるものではなく、例えば窒素ガスを本発明の「気体」としてガスノズルから噴射するように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
この発明は、塗布液ノズルに対して相対移動する基板に対し、当該塗布液ノズルから塗布液を線状に供給してラインパターンを形成するパターン形成技術全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１…パターン形成装置
１Ａ、２００…ステージ移動機構（移動手段）
２…塗布液ノズル
４、５６０…塗布液吐出制御部
２１、Ｐ1〜Ｐ3，Ｐ24〜Ｐ26…（塗布液ノズルの）吐出口
１２０…ガスノズル
１３０…気体供給部
１３１…連続ブロー系統（第２供給系統）
１３２…パルスブロー系統（第１供給系統）
１４０…バルブ制御部（気体供給制御部）
１５０…パルス駆動部（気体供給制御部）
ＡＦ…空気流（気体流）
Ｄ２…吐出方向（第２方向）
Ｄ３…噴射方向（第３方向）
Ｆｅ…電極パターン（ラインパターン）
ＬＰ…ラインパターン
Ｐ１…供給位置
Ｗ…基板
Ｘ…移動方向（第１方向）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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