(57)【要約】【課題】パターン形成材料を含む塗布液を基板表面に塗布するにあたって、塗布液の端を正確に規定することを可能とする。【解決手段】先端ＥＤを塗布範囲Ｒpに向けた状態において、塗布範囲Ｒp側に向けてマスク辺部ＳＤの先端ＥＤにまで下るスロープＳＬを有しており、マスク辺部ＳＤと基板Ｗ表面の段差が小さく抑えられている。そのため、塗布液と基板Ｗ表面の間に隙間が生じたとしても、その隙間は小さいものに抑えることができる。よって、基板Ｗ表面からマスクＭＫ（マスク辺部ＳＤ）を取り外した際の塗布液の切断位置を安定させて、基板Ｗ表面における塗布液の端の位置を正確に規定することが可能になっている。【選択図】図５
2012066212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンを形成するための材料を含む塗布液を開口部から吐出するノズルを基板の表面に対して相対移動させて、前記基板表面の所定の塗布範囲に前記塗布液を塗布するパターン形成方法において、
その先端を前記塗布範囲に向けた状態で規定部材を前記基板表面に配置して、前記規定部材によって前記基板の前記塗布範囲の外側を上方から覆う第１の工程と、
前記ノズルの開口部から前記塗布液を吐出させながら、前記規定部材表面の上方と前記基板表面の上方の間で前記ノズルの開口部を前記基板表面に対して相対移動させて、前記規定部材表面および前記基板表面を跨いで前記塗布液を塗布する第２の工程と、
前記塗布液が塗布された前記規定部材および前記基板表面を互いに離間させる第３の工程と、
を備え、
前記規定部材は、前記先端を前記塗布範囲に向けた状態において、前記塗布範囲側に向けて当該規定部材の前記先端にまで下る傾斜部を有していることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記基板に前記規定部材を配置した状態において、前記規定部材の前記先端の前記基板表面からの高さが前記基板表面に塗布される前記塗布液の厚み未満となるように、前記傾斜部は形成されている請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記第２の工程では、前記傾斜部表面の上方で前記基板表面に対して相対移動する前記ノズルの開口部の前記傾斜部表面からの高さを一定の高さｈrに保つとともに、前記基板表面の上方で前記基板表面に対して相対移動する前記ノズルの開口部の前記基板表面からの高さを一定の前記高さｈrに保つ請求項１または２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記第２工程では、前記規定部材表面の上方から前記基板表面の上方まで前記ノズルの開口部を前記基板表面に対して相対移動させて、前記規定部材表面から前記基板表面まで前記塗布液を塗布する請求項１ないし３のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記第２の工程では、前記基板表面に前記塗布液を塗布している間は一定の相対速度Ｖrで前記ノズルの開口部を前記基板表面に対して相対移動させる一方、前記規定部材表面に前記塗布液を塗布している間に前記相対速度Ｖrにまで前記ノズルの開口部を前記基板表面に対して加速する請求項４に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記第２工程では、前記基板表面の上方から前記規定部材表面の上方まで前記ノズルの開口部を前記基板表面に対して相対移動させて、前記基板表面から前記規定部材表面まで前記塗布液を塗布する請求項１ないし３のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記第２の工程では、前記基板表面に前記塗布液を塗布している間は一定の相対速度Ｖrで前記ノズルの開口部を前記基板表面に対して相対移動させる一方、前記規定部材表面に前記塗布液を塗布している間に前記相対速度Ｖrから相対速度ゼロにまで前記ノズルの開口部を前記基板表面に対して減速する請求項６に記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記第３の工程で前記規定部材および前記基板表面を互いに離間させる前に、前記規定部材および前記基板表面に塗布された塗布液を硬化させる請求項１ないし７のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記第３の工程で前記規定部材および前記基板表面を互いに離間させた後に、前記基板表面に塗布された塗布液を硬化させる請求項１ないし７のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
パターンを形成するための材料を含む塗布液を開口部から吐出するノズルを基板の表面に対して相対移動させて、前記基板表面の所定の塗布範囲に前記塗布液を塗布するパターン形成装置において、
その先端を前記塗布範囲に向けた状態で前記基板表面に配置され、前記基板表面の前記塗布範囲の外側を上方から覆う規定部材と、
前記ノズルの開口部から前記塗布液を吐出させながら、前記規定部材表面の上方と前記基板表面の上方の間で前記ノズルの開口部を前記基板表面に対して相対移動させて、前記規定部材表面および前記基板表面を跨いで前記塗布液を塗布する塗布手段と、
前記塗布液が塗布された前記規定部材および前記基板表面を互いに離間させる離間手段と、
を備え、
前記規定部材は、前記先端を前記塗布範囲に向けた状態において、前記塗布範囲側に向けて当該規定部材の前記先端にまで下る傾斜部を有していることを特徴とするパターン形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板表面に塗布液を塗布して所定の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関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池のような光変換デバイスでは、光を受光して電荷を発生する光電変換面を有する基板に、発生した電荷を集める集電電極が設けられる。例えば、特許文献１に記載の太陽電池では、太陽電池基板の受光面に、フィンガー電極と称される多数の細い電極パターンと、これらを横断するバス電極と称される幅広の電極パターンとを組み合わせて、集電電極が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３５３８５１号公報
【特許文献２】特開２００１−２３２２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなパターンを基板表面に効率よく形成するために、パターン形成材料を含む塗布液を公知の塗布技術を用いて基板表面に塗布することが考えられる。例えば、特許文献２には、このような塗布技術として、塗布液を吐出するノズルを用いたものが記載されている。詳述すると、基板表面の上方には塗布液を吐出するノズルが設けられており、このノズルが基板表面に向けて塗布液を吐出しながら基板表面に対して相対移動することで、基板表面に塗布液がライン状に塗布される。
【０００５】
また、この塗布技術では、基板表面のうち所定の塗布範囲にのみ塗布液を塗るために、マスクが用いられている。このマスクには塗布範囲に対応して開口が形成されており、上方から基板表面にマスクが重なり合うことで、塗布範囲の両外側の基板表面がマスクによって覆われる。この状態において、塗布液を吐出するノズルが、塗布範囲の一方外側にあるマスク表面の上方から塗布範囲の他方外側にあるマスク表面の上方にまで、基板表面に対して相対移動する。これにより、塗布領域の一方外側のマスク表面から始まって、基板表面を通過し、塗布領域の他方外側のマスク表面に至るように、塗布液が塗布される。続いて、基板表面からマスクが取り外されると、マスク表面の塗布液と基板表面の塗布液がマスクと基板表面の境界で切り離されて、基板表面では塗布範囲にのみ塗布液が残ることとなる。
【０００６】
このように、マスクは、基板表面に塗布される塗布液の両端の位置を規定する役割を果たしており、これにより基板表面の塗布範囲にのみ塗布液を塗布することが可能となっている。しかしながら、パターン形成材料を含む塗布液を用いた場合には、塗布液の粘性が高いため、マスクによって塗布液の両端位置を正確に規定することが困難であった。つまり、これらマスク表面と基板表面の間にはマスクの厚みに相当する段差が生じるが、塗布液の粘性が高いと、マスク表面と基板表面を跨いで塗布される塗布液がこの段差の形状になじまないことがあった。特に、マスク表面と基板表面の段差が大きいと、この段差付近で塗布液と基板表面の間に大きな隙間が生じてしまい、その結果、基板表面からマスクを取り外した際に塗布液の切断位置が一定せず、基板表面における塗布液の端の位置を正確に規定できない場合があった。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、パターン形成材料を含む塗布液を基板表面に塗布するにあたって、塗布液の端を正確に規定することを可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明にかかるパターン形成方法は、パターンを形成するための材料を含む塗布液を開口部から吐出するノズルを基板の表面に対して相対移動させて、基板表面の所定の塗布範囲に塗布液を塗布するパターン形成方法であって、上記目的を達成するために、その先端を塗布範囲に向けた状態で規定部材を基板表面に配置して、規定部材によって基板の塗布範囲の外側を上方から覆う第１の工程と、ノズルの開口部から塗布液を吐出させながら、規定部材表面の上方と基板表面の上方の間でノズルの開口部を基板表面に対して相対移動させて、規定部材表面および基板表面を跨いで塗布液を塗布する第２の工程と、塗布液が塗布された規定部材および基板表面を互いに離間させる第３の工程と、を備え、規定部材は、先端を塗布範囲に向けた状態において、塗布範囲側に向けて当該規定部材の先端にまで下る傾斜部を有していることを特徴としている。
【０００９】
また、この発明にかかるパターン形成装置は、パターンを形成するための材料を含む塗布液を開口部から吐出するノズルを基板の表面に対して相対移動させて、基板表面の所定の塗布範囲に塗布液を塗布するパターン形成装置であって、上記目的を達成するために、その先端を塗布範囲に向けた状態で基板表面に配置され、基板表面の塗布範囲の外側を上方から覆う規定部材と、ノズルの開口部から塗布液を吐出させながら、規定部材表面の上方と基板表面の上方の間でノズルの開口部を基板表面に対して相対移動させて、規定部材表面および基板表面を跨いで塗布液を塗布する塗布手段と、塗布液が塗布された規定部材および基板表面を互いに離間させる離間手段と、を備え、規定部材は、先端を塗布範囲に向けた状態において、塗布範囲側に向けて当該規定部材の先端にまで下る傾斜部を有していることを特徴としている。
【００１０】
このように構成された発明（パターン形成方法、パターン形成装置）では、規定部材がその先端を塗布範囲に向けた状態で基板表面に配置されて、基板表面の塗布範囲の外側を上方から覆う。この状態において、規定部材表面の上方と基板表面の上方の間でノズルの開口部が基板表面に対して相対移動することで、規定部材表面および基板表面を跨いで塗布液が塗布される。上述したとおり、従来の方法によると、規定部材表面と基板表面の段差が大きいために、この段差付近で塗布液と基板表面の間に大きな隙間が生じてしまう場合があった。これに対して、本発明の規定部材は、先端を塗布範囲に向けた状態において、塗布範囲側に向けて当該規定部材の先端にまで下る傾斜部を有しており、規定部材表面と基板表面の段差が小さく抑えられている。そのため、塗布液と基板表面の間に隙間が生じたとしても、その隙間は小さいものに抑えることができる。よって、基板表面から規定部材を取り外した際の塗布液の切断位置を安定させて、基板表面における塗布液の端の位置を正確に規定することが可能になっている。
【００１１】
このとき、基板に規定部材を配置した状態において、規定部材の先端の基板表面からの高さが基板表面に塗布される塗布液の厚み未満となるように、傾斜部を形成すると良い。このような構成では、規定部材表面と基板表面の段差の高さが、基板表面に塗布される塗布液の厚み未満となる。そのため、上述したような塗布液と基板表面の間の隙間はほとんど生じないか、あるいは無視できる程度の大きさに抑えられる。よって、基板表面からマスクを取り外した際の塗布液の切断位置をより安定させて、基板表面における塗布液の端の位置を極めて正確に規定することが可能になる。
【００１２】
ところで、上述のように、ノズルを用いた方法で塗布される塗布液の厚みや幅は、塗布液の塗布対象（基板表面、規定部材表面）からノズルの開口部までの高さに依存する。一方、この発明では、規定部材の先端に傾斜部が設けられている。したがって、ノズルの開口部の高さを特に調整しなければ、基板表面から規定部材の傾斜部表面にかけて、塗布対象からノズルの開口部までの高さが変化することとなる。そのため、傾斜部表面に塗布された塗布液が太るなどして、傾斜部に隣接する基板表面の塗布液の厚みや幅に影響し、その結果、規定部材を取り外した後の基板表面における塗布液の端の形状が安定しないことが考えられる。
【００１３】
そこで、前記第２の工程では、傾斜部表面の上方で基板表面に対して相対移動するノズルの開口部の傾斜部表面からの高さを一定の高さｈrに保つとともに、基板表面の上方で基板表面に対して相対移動するノズルの開口部の基板表面からの高さを一定の高さｈrに保つように構成しても良い。これにより、基板表面から規定部材の傾斜部表面にかけて、塗布対象からノズルの開口部までの高さを一定に保って、傾斜部表面での塗布液の太り等を抑えることができる。その結果、規定部材を取り外した後の基板表面における塗布液の端の形状を安定させることが可能になる。
【００１４】
なお、基板表面に塗布される塗布液は始端と終端を有するが、塗布液の始端位置の規定に本発明を適用する場合には、第２工程では、規定部材表面の上方から基板表面の上方までノズルの開口部を基板表面に対して相対移動させて、規定部材表面から基板表面まで塗布液を塗布するように構成すれば良い。
【００１５】
このとき、第２の工程では、基板表面に塗布液を塗布している間は一定の相対速度Ｖrでノズルの開口部を基板表面に対して相対移動させる一方、規定部材表面に塗布液を塗布している間に相対速度Ｖrにまでノズルの開口部を基板表面に対して加速するように構成しても良い。このような構成では、基板表面に対するノズルの開口部の加速を、規定部材表面に塗布液を塗布している間に終えており、基板表面への塗布液の塗布を、安定した相対速度Ｖrで開始することができる。その結果、基板表面に塗布される塗布液の幅や厚みを安定させることが可能となっている。
【００１６】
また、基板表面に塗布される塗布液の終端位置の規定に本発明を適用する場合には、第２工程では、基板表面の上方から規定部材表面の上方までノズルの開口部を基板表面に対して相対移動させて、基板表面から規定部材表面まで塗布液を塗布するように構成すれば良い。
【００１７】
このとき、第２の工程では、基板表面に塗布液を塗布している間は一定の相対速度Ｖrでノズルの開口部を基板表面に対して相対移動させる一方、規定部材表面に塗布液を塗布している間に相対速度Ｖrから相対速度ゼロにまでノズルの開口部を基板表面に対して減速するように構成しても良い。このような構成では、基板表面に対するノズルの開口部の減速を、規定部材表面に塗布液を塗布している間に行うため、基板表面への塗布液の塗布を、安定した相対速度Ｖrのまま終了することができる。その結果、基板表面に塗布される塗布液の幅や厚みを安定させることが可能となっている。
【００１８】
ところで、基板表面に塗布された塗布液をパターンとして固形化するために、この塗布液を硬化させることが考えられる。このとき、塗布液の硬化タイミングとしては、種々のものが取りうる。したがって、第３の工程で規定部材および基板表面を互いに離間させる前に、規定部材および基板表面に塗布された塗布液を硬化させるように構成しても良く、あるいは、第３の工程で規定部材および基板表面を互いに離間させた後に、基板表面に塗布された塗布液を硬化させるように構成しても良い。
【発明の効果】
【００１９】
基板表面からマスクを取り外した際の塗布液の切断位置を安定させて、基板表面における塗布液の端の位置を正確に規定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明にかかるパターン形成装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の装置の電気的構成を示す図である。
【図３】この発明にかかる光電変換デバイスの一実施形態を示す図である。
【図４】基板と当該基板に載置されたマスクの部分斜視図である。
【図５】基板と当該基板に載置されたマスクの部分断面図である。
【図６】基板への塗布液の塗布動作を示す図である。
【図７】本発明の効果の説明図である。
【図８】スロープの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１はこの発明にかかるパターン形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２はこの装置の電気的構成を示す図である。このパターン形成装置１は、例えば表面に光電変換層を形成された単結晶シリコンウエハなどの基板Ｗ上に導電性を有する電極配線パターンを形成し、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。この装置１は、例えば光電変換デバイスの光入射面に集電電極パターンを形成するという用途に好適に使用することができる。
【００２２】
このパターン形成装置１では、基台１１上にステージ移動機構２が設けられ、基板Ｗを保持するステージ３がステージ移動機構２により図１に示すＸ−Ｙ平面内で移動可能となっている。基台１１にはステージ３を跨ぐようにして２組のフレーム１２１，１２２が固定され、フレーム１２１には第１ヘッド部５、フレーム１２２には第２ヘッド部７がそれぞれ取り付けられる。第２ヘッド部７は、第１ヘッド部５に対してＸ方向に離隔配置されており、両者の間隔は基板ＷのＸ方向長さより広く設定される。
【００２３】
ステージ移動機構２は、下段からステージ３をＸ方向に移動させるＸ方向移動機構２１、Ｙ方向に移動させるＹ方向移動機構２２、および、Ｚ方向を向く軸を中心に回転させるθ回転機構２３を有する。Ｘ方向移動機構２１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２２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２２がガイドレール２１４に沿ってＸ方向に滑らかに移動する。
【００２４】
Ｙ方向移動機構２２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２３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２３はモータ２３１によりステージ３をＺ方向を向く軸を中心に回転させる。以上の構成により、第１および第２ヘッド部５，７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２の各モータは、装置各部の動作を制御する制御部６により制御される。
【００２５】
さらに、θ回転機構２３とステージ３との間には、ステージ昇降機構２４が設けられている。ステージ昇降機構２４は、制御部６からの制御指令に応じてステージ３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２４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。
【００２６】
第１ヘッド部５のベース５１には、内部空間に液状の塗布液を貯留するとともに該塗布液を基板Ｗ上に吐出するシリンジポンプ５２、および、基板Ｗに向けてＵＶ光（紫外線）を照射する光照射部５３が取り付けられている。シリンジポンプ５２の構造については後に詳しく説明する。
【００２７】
光照射部５３は、光ファイバ５３１を介して紫外線を発生する光源ユニット５３２に接続される。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６により制御されている。
【００２８】
また、光照射部５３を挟んでシリンジポンプ５２と反対側に、高さ検出センサ５４が設けられている。高さ検出センサ５４は、例えば光または超音波を下向きに出射し、反射してくる光または超音波を検出して、基板Ｗ上面の高さおよび基板Ｗ上に形成された構造物の基板Ｗ上面からの高さを検出する。高さ検出センサ５４の出力信号は制御部６に入力されている。
【００２９】
シリンジポンプ５２の筐体５２１の内部は、上端が上方に向かって開口し、下端が筐体５２１の下面に設けられた吐出ノズル５２３に連通する空洞となっている。また、該空洞の上端の開口部からは、制御部６からの制御指令に応じて上下動するプランジャ５２４が挿入されている。こうして筐体５２１の内壁とプランジャ５２４とで形成される筐体５２１の内部空間に、塗布液が貯留されており、制御部６からの制御指令によってプランジャ５２４が押し下げられると、内部空間に連通する吐出ノズル５２３の下端で下向きに開口する吐出口５２５から塗布液が連続的に吐出される。すなわち、このパターン形成装置１は、ノズルディスペンス法を採用した塗布装置である。
【００３０】
なお、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５０Ｐａ・ｓ（パスカル秒）以下で、硬化処理を実行した後は３５０Ｐａ・ｓ以上になることが好ましい。
【００３１】
このシリンジポンプ５２の下面には、Ｙ方向に所定の距離（例えば５０ｍｍ）だけ離隔した２つの吐出ノズル５２３が設けられている。各吐出ノズル５２３の吐出口５２５の開口形状はＹ方向に長い矩形であり、Ｘ方向の開口が例えば２０μｍ、Ｙ方向の開口はこれより大きく例えば２ｍｍである。後述するように、このパターン形成装置１では、ステージ３に載置した基板ＷをＸ方向に移動させながら吐出口５２５から塗布液を吐出させるので、上記形状を有する吐出口５２５から吐出される塗布液は、基板Ｗ上に比較的幅広く、かつ薄く塗布されることになる。
【００３２】
続いて、第２ヘッド部７の構造について説明する。上記した第１ヘッド部５と同様に、第２ヘッド部７には、ベース７１、シリンジポンプ７２、光照射部７３が設けられている。また、光照射部７３には光ファイバ７３１および光源ユニット７３２が接続されている。これらの各構成の機能は、第１ヘッド部５まわりに設けられた対応する各構成のものと基本的に同じである。ただし、第２ヘッド７には高さ検出センサは設けられず、また、以下に説明するように、シリンジポンプ７２の下端に設けられた吐出ノズル７２３の構造が第１ヘッド部５とは相違している。
【００３３】
第２ヘッド部７における吐出ノズル７２３は、シリンジポンプ筐体７２１の下面にＹ方向に等間隔に離隔して多数（例えば１６個）設けられている。また、各吐出ノズル７２３先端の開口部７２５の形状はＹ方向に長い矩形であり、Ｘ方向の開口が約１００μｍ、Ｙ方向の開口が約５０μｍである。すなわち、Ｘ方向の開口は第１ヘッド部５の吐出ノズル５２３の吐出口５２５よりも大きく、Ｙ方向の開口は第１ヘッド部５の吐出ノズル５２３の吐出口５２５よりも小さい。さらに、各吐出ノズル７２３の吐出口７２５の開口方向は真下（−Ｚ方向）ではなく、吐出口７２５を含む面の法線方向は、（−Ｚ）方向からＸ方向に傾いている。このように構成されたシリンジポンプ７２では、上記形状を有する吐出口７２５から吐出される塗布液は、基板Ｗ上に狭い幅で高く塗布されることになる。
【００３４】
図３はこの発明にかかる光電変換デバイスの一実施形態を示す図である。この太陽電池モジュールＭは、太陽電池用基板の光電変換面を覆うように反射防止膜が形成されてなる基板Ｗの表面（光電変換面および反射防止膜が設けられた面）に導電性ペーストを塗布することにより、幅が細く高さのある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で高さの低いバス配線パターン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。以下では、フィンガー配線パターンＦの延設方向を符号Ｄｆ、バス配線パターンＢの延設方向を符号Ｄｂで表し、これらが直交しているものとするが、他の角度を持って交わるものであってもよい。
【００３５】
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。
【００３６】
光入射によって光電変換面へ発生した電荷は、基板上に多数形成されたフィンガー配線パターンＦによって捕捉され、さらにバス配線パターンＢに集められて外部に取り出される。いずれの電極パターンも電気抵抗が低いことが求められるが、基板表面に多数形成されるフィンガー配線パターンＦについては入射光の遮蔽を抑えるべく幅を小さくする必要があり、その分高さが必要となる。すなわち、フィンガー配線パターンＦとしては高アスペクト比のパターンが求められる。一方、数の少ないバス配線パターンＢについては入射光の遮蔽の問題よりも低抵抗化がより求められ、より幅広のパターンが求められる。
【００３７】
続いて、図１および図２で示したパターン形成装置によって、図３に示した光変換デバイスを製造するフローについて説明する。まずは、光電変換面に反射防止膜を形成した基板Ｗがパターン形成装置１に搬入される。こうして搬入された基板Ｗは、初期位置（図１に示す位置）に位置決めされたステージ３に載置される。さらに、この基板Ｗ表面には、上方（Ｚ方向）からマスクＭＫが載置される（マスク載置工程）。
【００３８】
図４は、基板と当該基板に載置されたマスクの部分斜視図である。図５は、基板と当該基板に載置されたマスクの部分断面図である。マスクＭＫは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で製造されており、平面視において略正方形状を有している。また、マスクＭＫ周縁の内側には、略正方形状の開口Ａmが形成されている。この開口Ａmは、配線パターンＢ、Ｆの形成のために基板Ｗ表面に塗布される塗布液の塗布範囲Ｒp（図５）に対応して形成されている。また、マスクＭＫの周縁を構成する４つのマスク辺部ＳＤそれぞれの内側には、スロープＳＬが形成されている。つまり、図５に示すように各マスク辺部ＳＤには、開口Ａmに向けてマスク辺部ＳＤの内端ＥＤにまで下る、角度θ（＝４５°）のスロープＳＬが形成されている。なお、図５ではＸ方向の断面が示されているが、Ｙ方向断面においてもマスクＭＫは同様の構成を具備している。
【００３９】
そして、マスク載置工程では、４つのマスク辺部ＳＤそれぞれの内端ＥＤを塗布範囲Ｒpに向けつつ、マスクＭＫが基板Ｗ表面に載置されて位置決めされる（図４、図５）。これによって、基板Ｗ表面の塗布範囲Ｒpの外側が４つのマスク辺部ＳＤによって上方（Ｚ方向）から覆われるとともに、塗布範囲Ｒp側に向けてマスク辺部ＳＤの内端ＥＤにまで下るスロープＳＬが塗布範囲Ｒpに隣接することとなる。特に本実施形態では、マスクＭＫが基板Ｗ表面に載置された状態において、スロープＳＬの下端の高さと基板Ｗ表面の高さが一致しており、スロープＳＬ表面と基板Ｗ表面とが連続する。なお、図５に示すように、マスクＭＫの底面には、基板Ｗの厚みと略等しい深さを有する凹部が形成されており、基板Ｗ表面にマスクＭＫを載置した状態において、基板ＷはマスクＭＫの凹部内に位置する。
【００４０】
こうして、ステージ３上の基板Ｗ表面に対してマスクＭＫの載置・位置決めが完了すると、ステージ３がＸ方向に移動を開始する。そして、ステージ３の移動に応じて第１ヘッド部５のシリンジポンプ５２が適宜動作して、吐出ノズル５２３の開口部５２５から吐出する塗布液を基板Ｗに塗布し、バス配線パターンＢを形成する（塗布工程）。
【００４１】
図６は、基板への塗布液の塗布動作を示す図である。図６の最上段は、基板Ｗおよび基板Ｗ表面に配置されたマスクＭＫに対して相対移動する吐出ノズル５２３の様子を示しており、吐出ノズル５２３の開口部５２５の軌跡が一点鎖線を示している。同図の上から二段目は、基板Ｗ表面から吐出ノズル５２３の開口部５２５の高さを表している。同図の上から三段目は、光源ユニット６３２からの紫外線照射を行なうタイミングをあらわしている。同図の最下段は、基板Ｗ表面に対する吐出ノズル５２３の開口部５２５の速度を表している。
【００４２】
まず、吐出ノズル５２３の開口部５２５から塗布液が吐出されていない状態で、ステージ３がＸ方向に移動する。これにより、吐出ノズル５２３の開口部５２５が基板Ｗ表面に対してＸ方向負側に移動して、図６右側にあるマスク辺部ＳＤに形成されたスロープＳＬの上端の位置Ｄs（の上方）に位置する。この位置Ｄsに位置するまでの間、基板Ｗ表面から吐出ノズル５２３の開口部５２５までの高さ(ノズル開口部の高さ)は、ステージ昇降機構２４によって、比較的高い高さｈ1に調整される。
【００４３】
吐出ノズル５２３の開口部５２５が位置Ｄsに位置すると、ステージ３は移動を停止する一方、基板Ｗ表面から吐出ノズル５２３の開口部５２５までの高さは、ステージ昇降機構２４によって高さｈ1よりも低い高さｈ2（＜ｈ1）に調整される。これによって、スロープＳＬ表面から吐出ノズル５２３の開口部５２５までの高さが塗布高さｈrに調整される。
【００４４】
この高さ調整が完了すると、吐出ノズル５２３は塗布液の吐出を開始するとともに、ステージ３はＸ方向に移動を開始する。これによって、吐出ノズル５２３の開口部５２５が塗布液を吐出しながら基板Ｗ表面に対してＸ方向負側に移動して、図６右側にあるマスク辺部ＳＤの内端ＥＤの位置Ａs（の上方）を通過する。こうして、図６右側にあるマスク辺部ＳＤに形成されたスロープＳＬに塗布液が塗布される。
【００４５】
また、吐出ノズル５２３の開口部が位置Ｄsの上方から位置Ａsの上方まで（スロープＳＬ表面の上方）を移動するのに並行して、ステージ３の加速・昇降制御が実行される。つまり、吐出ノズル５２３の開口部５２５が位置Ａsに到るまでの間に、吐出ノズル５２３の開口部５２５と基板Ｗ表面の相対速度が塗布速度Ｖrとなるように、ステージ３はＸ方向に加速する。また、ステージ３のＸ方向への移動に連動して、ステージ昇降機構２４がステージ３を上昇させることで、吐出ノズル５２３の開口部５２５が位置Ａsに到るまでの間、スロープＳＬ表面から吐出ノズル５２３の開口部５２５までの高さが塗布高さｈrに維持される。こうして、吐出ノズル５２３の開口部５２５は、スロープＳＬ表面に対して平行に移動し、スロープＳＬの下端において基板Ｗ表面からの高さが塗布高さｈrとなる位置に到る。
【００４６】
吐出ノズル５２３の開口部５２５がマスク辺部ＳＤの内端ＥＤの位置Ａs（の上方）を通過した後は、ステージ３はＸ方向に一定速度で移動する。これによって、吐出ノズル５２３の開口部５２５は塗布液を吐出しながら、基板Ｗ表面に対してＸ方向負側に塗布速度Ｖrで移動して、図６左側にあるマスク辺部ＳＤの内端ＥＤの位置Ａe（の上方）に到る。こうして、基板Ｗ表面の塗布範囲Ｒpに塗布液が塗布される。また、吐出ノズル５２３の開口部５２５が位置Ａsの上方から位置Ａeの上方まで（基板Ｗ表面の塗布領域Ｒpの上方）を移動する間、基板Ｗ表面から吐出ノズル５２３の開口部５２５までの高さは塗布高さｈrに維持される。
【００４７】
吐出ノズル５２３の開口部５２５がマスク辺部ＳＤの内端ＥＤの位置Ａe（の上方）をＸ方向の負側に向けて通過した後は、ステージ昇降機構２４は、Ｘ方向に移動するステージ３を徐々に下降させて、スロープＳＬ表面から吐出ノズル５２３の開口部５２５までの高さを塗布高さｈrに維持する。これによって、吐出ノズル５２３の開口部５２５は、スロープＳＬ表面からの高さを一定（塗布高さｈr）に保ちながら、基板Ｗ表面に対してＸ方向負側に移動して、スロープＳＬの上端の位置Ｄe（の上方）に到る。さらに、スロープＳＬの上端の位置Ｄeに到ったタイミングで、吐出ノズル５２３は塗布液の吐出を停止する。こうして、スロープＳＬ表面に塗布液が塗布される。
【００４８】
このとき、吐出ノズル５２３の開口部が位置Ａeの上方から位置Ｄeの上方まで（スロープＳＬ表面の上方）を移動するのに並行して、ステージ３の減速制御が実行される。つまり、吐出ノズル５２３の開口部５２５が位置Ｄeに到るまでの間に、吐出ノズル５２３の開口部５２５と基板Ｗ表面の相対速度が塗布速度Ｖrからゼロとなるように、ステージ３はＸ方向に減速する。こうして、吐出ノズル５２３の開口部は、スロープＳＬの上端の位置Ｄe（の上方）で停止する。ちなみに、スロープＳＬの上端の位置Ｄeにおける吐出ノズル５２３の開口部５２５の基板Ｗ表面からの高さは、高さｈ2となる。
【００４９】
こうして、スロープＳＬの上端の位置Ｄeで停止した後に、吐出ノズル５２３の開口部５２５の基板Ｗ表面からの高さは、ステージ昇降機構２４によって高さｈ1（＞ｈ2）に調整される。そして、この高さ調整の後に、ステージ３がＸ方向に移動して、吐出ノズル５２３の開口部５２５は、基板Ｗ表面に対してＸ方向の負側に移動する。
【００５０】
こうして、図６右側のスロープＳＬ表面から、基板Ｗ表面の塗布範囲Ｒpを経由して、図６左側のスロープＳＬ表面にまで、塗布液が塗布される。また、図６に示すように、吐出ノズル５２３の開口部５２５が、図６右側のスロープＳＬの上端の位置Ｄsから図６左側のスロープＳＬの上端の位置Ｄeに到るまでの間、塗布液に照射されている。したがって、塗布された塗布液は紫外線によって直ちに硬化する。
【００５１】
以上の動作は、第１ヘッド５が備える２つの吐出ノズル５２３が同時に行う。これによって、図６右側のスロープＳＬ表面から、基板Ｗ表面の塗布範囲Ｒpを経由して、図６左側のスロープＳＬ表面にまで、２本のバスパターン配線が同時に形成される。
【００５２】
続いて、バス配線パターンＢが形成された基板ＷおよびマスクＭＫを載置するステージ３が９０度回動する。これにより、バス配線パターンＢの延設方向ＤｂはＹ方向となる。そして、ステージ３がＸ方向に移動して、バス配線パターンが形成された基板ＷおよびマスクＭＫを、第２ヘッド部７の作業位置に位置決めする。
【００５３】
この位置決めが完了すると、ステージ３がＸ方向に移動を開始する。そして、ステージ３の移動に応じて第２ヘッド部７のシリンジポンプ７２が適宜動作して、吐出ノズル７２３の開口部７２５から吐出する塗布液を基板Ｗに塗布し、フィンガー配線パターンＦを形成する（塗布工程）。
【００５４】
この第２ヘッド部７によるフィンガー配線パターンＦの形成動作は、図６等を用いて説明した、第１ヘッド部５によるバス配線パターンＢの形成動作と同様である。ただし、第２ヘッド部７では、１６個の吐出ノズル７２３が同時にフィンガー配線パターンＦを形成する。これにより、１６本のフィンガー配線パターンＦが、一方のスロープＳＬ表面から、基板Ｗ表面の塗布範囲Ｒpを経由して、他方のスロープＳＬ表面にまで形成される。
【００５５】
こうして、２本のバス配線パターンＢと、これらに交差する１６本のフィンガー配線パターンＦが、基板Ｗ表面およびマスクＭＫに形成される。この状態で、不図示の離間機構によって、基板Ｗ表面とマスクＭＫとが互いに引き離されて（マスク離間工程）、基板Ｗ表面では塗布範囲Ｒpにのみ配線パターンＢ、Ｆが形成されることとなる。
【００５６】
以上のように、この実施形態では、マスク辺部ＳＤがその内端ＥＤ（先端）を塗布範囲Ｒpに向けた状態で基板Ｗ表面に配置されて、基板Ｗ表面の塗布範囲Ｒpの外側を上方から覆う。この状態において、マスク辺部ＳＤ表面の上方と基板Ｗ表面の上方の間で吐出ノズル５２３の開口部５２５が基板Ｗ表面に対して相対移動することで、マスク辺部ＳＤおよび基板Ｗ表面を跨いで塗布液が塗布される。上述したとおり、従来の方法によると、マスクＭＫ表面と基板Ｗ表面の段差が大きいために、この段差付近で塗布液ＡＬと基板Ｗ表面の間に大きな隙間ＣＬが生じてしまう場合があった（図７の「比較形態」）。ここで、図７は、本発明の効果の説明図である。
【００５７】
これに対して、本実施形態のマスク辺部ＳＤは、内端ＥＤ（先端）を塗布範囲Ｒpに向けた状態において、塗布範囲Ｒp側に向けて当該マスク辺部ＳＤの内端ＥＤ（先端）にまで下るスロープＳＬを有しており、マスク辺部ＳＤ表面と基板Ｗ表面の段差が小さく抑えられている。特に、本実施形態では、スロープＳＬの下端の高さと基板Ｗ表面の高さが一致しており、かかる段差は略ゼロである。そのため、塗布液と基板Ｗ表面の間に隙間の発生を抑制することができる（図７の「実施形態」）。よって、基板Ｗ表面からマスクＭＫ（マスク辺部ＳＤ）を取り外した際の塗布液ＡＬの切断位置を安定させて、基板Ｗ表面における塗布液ＡＬの端の位置を正確に規定することが可能になっている。
【００５８】
ところで、上述のように、吐出ノズル５２３、７２３を用いた方法で塗布される塗布液の厚みや幅は、塗布液の塗布対象（基板Ｗ表面、マスクＭＫ表面）から吐出ノズル５２３、７２３の開口部５２５、７２５までの高さに依存する。一方、この実施形態では、マスク辺部ＳＤの内端ＥＤ（先端）にスロープＳＬが設けられている。したがって、吐出ノズル５２３、７２３の開口部５２５、７２５の高さを特に調整しなければ、基板Ｗ表面からマスク辺部ＳＤのスロープＳＬ表面にかけて、塗布対象から吐出ノズル５２３、７２３の開口部５２５、７２５までの高さが変化することとなる。そのため、スロープＳＬ表面に塗布された塗布液が太るなどして、スロープＳＬに隣接する基板Ｗ表面の塗布液の厚みや幅に影響し、その結果、マスクＭＫを取り外した後の基板Ｗ表面における塗布液の端の形状が安定しないことが考えられる。
【００５９】
これに対して、本実施形態の塗布工程では、スロープＳＬ表面の上方で基板Ｗ表面に対して相対移動する吐出ノズル５２３、７２３の開口部５２５、７２５のスロープＳＬ表面からの高さを一定の高さｈrに保つとともに、基板Ｗ表面の上方で基板Ｗ表面に対して相対移動する吐出ノズル５２３、７２３の開口部５２５、７２５の基板Ｗ表面からの高さを一定の高さｈrに保つように構成している。これにより、基板Ｗ表面からマスク辺部ＳＤのスロープＳＬ表面にかけて、塗布対象から吐出ノズル５２３、７２３の開口部５２５、７２５までの高さを一定に保って、スロープＳＬ表面での塗布液の太り等を抑えることができる。その結果、マスクＭＫを取り外した後の基板Ｗ表面における塗布液の端の形状を安定させることが可能になっている。
【００６０】
また、上記実施形態の塗布工程では、基板Ｗ表面に塗布液を塗布している間は一定の相対速度Ｖrで吐出ノズル５２３、７２３の開口部５２５、７２５を基板Ｗ表面に対して相対移動させる一方、マスク辺部ＳＤのスロープＳＬ表面に塗布液を塗布している間に相対速度Ｖrにまで吐出ノズル５２３、７２３の開口部５２５、７２５を基板Ｗ表面に対して加速している。したがって、基板Ｗ表面に対する吐出ノズル５２３、７２３の開口部５２５、７２５の加速を、マスク辺部ＳＤのスロープＳＬ表面に塗布液を塗布している間に終えており、基板Ｗ表面への塗布液の塗布を、安定した相対速度Ｖrで開始することができる。その結果、基板Ｗ表面に塗布される塗布液の幅や厚みを安定させることが可能となっている。
【００６１】
また、上記実施形態の塗布工程では、基板Ｗ表面に塗布液を塗布している間は一定の相対速度Ｖrで吐出ノズル５２３、７２３の開口部５２５、７２５を基板Ｗ表面に対して相対移動させる一方、マスク辺部ＳＤのスロープＳＬ表面に塗布液を塗布している間に相対速度Ｖrから相対速度ゼロにまで吐出ノズル５２３、７２３の開口部５２５、７２５を基板Ｗ表面に対して減速している。したがって、基板Ｗ表面に対する吐出ノズル５２３、７２３の開口部５２５、７２５の減速を、マスク辺部ＳＤのスロープＳＬ表面に塗布液を塗布している間に行うため、基板Ｗ表面への塗布液の塗布を、安定した相対速度Ｖrのまま終了することができる。その結果、基板Ｗ表面に塗布される塗布液の幅や厚みを安定させることが可能となっている。
【００６２】
また、上記実施形態では、ポリテトラフルオロエチレン製のマスクＭＫが用いられている。このポリテトラフルオロエチレンのマスクＭＫは、表面エネルギーが小さいという特性を有しているため、マスクＭＫに付着した塗布液を簡単に拭き取りできるといった利点がある。特に、紫外線により硬化された塗布液は、より簡単に取り除くことができる。したがって、マスク離間工程の実行前に、塗布液を紫外線により硬化しておけば、基板Ｗ表面から取り外したマスクＭＫから塗布液を除去することが極めて簡単に実行でき、作業性の向上を図ることができる。
【００６３】
以上説明したように、この実施形態では、マスク載置工程が本発明の「第１の工程」に相当し、塗布工程が本発明の「第２の工程」に相当し、マスク離間工程が本発明の「第３の工程」に相当する。また、マスク辺部ＳＤが本発明の「規定部材」に相当し、スロープＳＬが本発明の「傾斜部」に相当し、第１ヘッド部５、第２ヘッド部７、ステージ３およびステージ移動機構２が協働して本発明の「塗布手段」として機能し、離間機構が本発明の「離間手段」に相当する。
【００６４】
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、スロープＳＬの角度θを４５°としたが、スロープＳＬの角度θはこれに限られない。
【００６５】
また、上記実施形態では、スロープＳＬの形態に対しても種々の変形が可能であり、例えば、図８のようにスロープＳＬを構成することもできる。ここで、図８は、スロープの変形例を示す図である。同図の変形例１では、塗布範囲Ｒp側に向けて当該マスク辺部ＳＤの内端ＥＤ（先端）にまで下るスロープＳＬを有している点では、上記実施形態と共通する。ただし、変形例１では、スロープＳＬの下端（マスク辺部ＳＤの先端ＥＤ）が、基板Ｗ表面から有限の高さＨsの位置にある点で、上記実施形態と異なる。しかしながら、変形例１においても、このようなスロープＳＬを設けることで、マスク辺部ＳＤ表面と基板Ｗ表面の段差を小さく抑えることが可能となっている。その結果、塗布液と基板Ｗ表面の間に隙間ＣＬが生じたとしても、その隙間ＣＬは小さいものに抑えることができる。よって、基板Ｗ表面からマスクＭＫを取り外した際の塗布液の切断位置を安定させて（図７の例ではスロープＳＬの端が切断位置ＣＰとなる）、基板Ｗ表面における塗布液の端の位置を正確に規定することが可能になっている。
【００６６】
このとき、マスク辺部ＳＤの内端（先端）の基板Ｗ表面からの高さＨsが基板Ｗ表面（の塗布領域Ｒp）に塗布される塗布液Ｔa（図７）の厚み未満となるように、スロープＳＬを形成すると良い。このような構成では、マスク辺部ＳＤ表面と基板Ｗ表面の段差の高さＨsが、基板Ｗ表面に塗布される塗布液の厚みＴa未満となる。そのため、上述したような塗布液と基板Ｗ表面の間の隙間ＣＬはほとんど生じないか、あるいは無視できる程度の大きさに抑えられる。よって、基板Ｗ表面からマスクＭＫを取り外した際の塗布液の切断位置をより安定させて、基板Ｗ表面における塗布液の端の位置を極めて正確に規定することが可能になる。
【００６７】
また、スロープＳＬの形状についても種々の変形が可能であり、例えば、図８の変形例２のように、スロープＳＬの形状を湾曲させることもできる。
【００６８】
また、上記実施形態では、マスク離間工程の実行前に、基板Ｗ表面に塗布された塗布液を硬化させていたが、塗布液の硬化タイミングはこれに限られない。したがって、マスク離間工程で、マスクＭＫおよび基板Ｗ表面を互いに離間させた後に、塗布液を硬化させても良い。また、この効果方法としては、例えば、加熱処理等の従来から提案されている方法を採用することができる。
【００６９】
また、上記実施形態では、ポリテトラフルオロエチレン製のマスクＭＫが用いられていたが、マスクＭＫの材料はこれに限られない。
【００７０】
また、上記実施形態では、バス配線パターンＢおよびフィンガー配線パターンＦの両方を、スロープＳＬを有するマスクＭＫを用いて形成した。しかしながら、端の位置精度がより厳しい一方の配線パターンの形成に対してのみ、スロープＳＬを有するマスクＭＫを用いるように構成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
この発明は、基板上のパターン、例えば太陽電池基板上の電極配線パターンを形成する装置および方法に適用可能であり、特に、マスクを用いて配線パターンを形成する場合に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１…パターン形成装置
２…ステージ移動機構
２４…ステージ昇降機構
３…ステージ
５２３…吐出ノズル
５２５…開口部
７２３…吐出ノズル
７２５…開口部
ＡＬ…塗布液
Ｂ…バス配線パターン
Ｆ…フィンガー配線パターン
ＣＬ…隙間
ＥＤ…内端（先端）
ＭＫ…マスク
ＳＤ…マスク辺部
ＳＬ…スロープ
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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