(57)【要約】【課題】基板Ｗ表面に形成された複数のパターンＦを跨いでライン状に塗布される塗布液Ａ3を各パターンＦ間に十分に流動させて、この塗布液Ａ3で構成されるパターンＣの断線を抑制可能とする。【解決手段】パターンＣを構成する塗布液Ａ3は、パターンＦを構成する塗布液Ａ1よりも粘性が低く、換言すれば高い流動性を有する。そのため、この塗布液Ａ3を各パターンＦの間Ｉfに十分に流動させて塗布することができる。その結果、塗布液Ａ3で構成されるパターンＣを各パターンＦの間Ｉfで基板Ｗ表面に密接させて、パターンＣの断線を抑制することが可能となっている。【選択図】図８
2012071245.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吐出するノズルを、基板表面の上方で前記基板表面に対して相対移動させることで、前記基板表面に塗布液を塗布してパターンを形成するパターン形成方法において、
第１の塗布液によって構成される第１の方向に延びる複数の第１のパターンがその表面に形成された基板を準備する準備工程と、
前記第１の塗布液よりも粘度の低い第２の塗布液を吐出するノズルを前記第１の方向に交差する第２の方向に前記基板表面に対して相対移動させることによって前記複数の第１のパターンを上方から跨ぐライン状に前記第２の塗布液を塗布して、前記複数の第１のパターンに跨る第２のパターンを形成する第２のパターン形成工程と
を備えたことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記基板は太陽電池素子用の基板であり、前記第１のパターンはフィンガー配線パターンであり、前記第２のパターンは補助配線パターンである請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記第１の塗布液よりも粘度の低い第３の塗布液を吐出するノズルを前記第１の方向に交差する第３の方向に前記基板表面に対して相対移動させることによって前記複数の第１のパターンを上方から跨ぐようにしてライン状に前記第３の塗布液を塗布して、前記複数の第１のパターンに跨る第３のパターンを形成する第３のパターン形成工程を、前記第２のパターン形成工程の前あるいは後に実行する請求項１または２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記基板は太陽電池素子用の基板であり、前記第３のパターンはバス配線パターンである請求項３に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記第２の塗布液と前記第３の塗布液は同じ粘度を有する請求項３または４に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
パターンを形成するための材料を含む塗布液を吐出するノズルを、基板表面の上方で前記基板表面に対して相対移動させることで、前記基板表面に塗布液を塗布してパターンを形成するパターン形成装置において、
第１の塗布液によって構成される第１の方向に延びる複数の第１のパターンがその表面に形成された基板を支持する支持手段と、
前記第１の塗布液よりも粘度の低い第２の塗布液を吐出するノズルを前記第１の方向に交差する第２の方向に前記基板表面に対して相対移動させることによって前記複数の第１のパターンを上方から跨ぐライン状に前記第２の塗布液を塗布して、前記複数の第１のパターンに跨る第２のパターンを形成する第２のパターン形成手段と
を備えた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複数の細い電極パターン（フィンガー配線パターン）と、これらを横断するバスバー電極と称される幅広の電極パターン（バス配線パターン）とを組み合わせて、集電電極が形成されている。そして、光電変換面で発生した電荷はフィンガー配線パターンを経由してバス配線パターンに集められた後に、外部へと出力される。
【０００３】
ちなみに、このように集電電極を構成した場合、フィンガー配線パターンとバス配線パターンの交点で断線が発生して、フィンガー配線パターンからバス配線パターンに電荷を集電できず、光変換デバイスの出力が低下することがあった。そこで、特許文献１では、フィンガー配線パターンおよびバス配線パターン以外に、補助電極と称される細い電極パターン（補助配線パターン）が複数のフィンガー配線パターンに跨って形成されている。したがって、あるフィンガー配線パターンがバス配線パターンとの間に断線を生じたとしても、このフィンガー配線パターンが集電した電荷は、補助配線パターンから他のフィンガー配線パターンを経由してバス配線パターンへと集められる。こうして、上述のような断線が発生した場合でも、光変換デバイスの出力を維持することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３５６５５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】
【０００５】
ところで、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て、この塗布液によりパターンが構成される。
【０００６】
しかしながら、基板表面に形成された複数のフィンガー配線パターンに対してさらに補助配線パターンを形成する場合に、この補助配線パターンが部分的に基板から浮いて形成されてしまうおそれがあった。つまり、この場合、複数のフィンガー配線パターンをライン状に跨ぐようにして塗布液が塗布されて、補助配線パターンが形成される。この際、補助配線パターンが後に断線を起こさないようにするためには、補助配線パターンを構成する塗布液は、複数のフィンガー配線パターンのみならずこれらの間の基板表面に対しても密接して塗布されることが好ましい。しかしながら、複数のフィンガー配線とこれらの間の基板表面では高さが異なるため、塗布液が各フィンガー配線パターンの間に十分に流動せず、その結果、補助配線パターンが各フィンガー配線パターンの間で基板表面から浮いて形成されてしまい、この浮いた部分で補助配線パターンが断線するおそれがあった。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板表面に形成された複数のパターンを跨いでライン状に塗布される塗布液を各パターン間に十分に流動させて、この塗布液で構成されるパターンの断線を抑制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吐出するノズルを、基板表面の上方で基板表面に対して相対移動させることで、基板表面に塗布液を塗布してパターンを形成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、第１の塗布液によって構成される第１の方向に延びる複数の第１のパターンがその表面に形成された基板を準備する準備工程と、第１の塗布液よりも粘度の低い第２の塗布液を吐出するノズルを第１の方向に交差する第２の方向に基板表面に対して相対移動させることによって複数の第１のパターンを上方から跨ぐライン状に第２の塗布液を塗布して、複数の第１のパターンに跨る第２のパターンを形成する第２のパターン形成工程とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
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吐出するノズルを、基板表面の上方で基板表面に対して相対移動させることで、基板表面に塗布液を塗布してパターンを形成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、第１の塗布液によって構成される第１の方向に延びる複数の第１のパターンがその表面に形成された基板を支持する支持手段と、第１の塗布液よりも粘度の低い第２の塗布液を吐出するノズルを第１の方向に交差する第２の方向に基板表面に対して相対移動させることによって複数の第１のパターンを上方から跨ぐライン状に第２の塗布液を塗布して、複数の第１のパターンに跨る第２のパターンを形成する第２のパターン形成手段とを備えた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、複数の第１のパターンを跨ぐライン状に第２の塗布液が塗布されて、これら第１のパターンに跨る第２のパターンが形成される。したがって、第２のパターンを構成する第２の塗布液が、各第１のパターンの間に流動せず第２のパターンが浮いて形成されるおそれがあった。これに対して本発明では、第２のパターンを構成する第２の塗布液は、第１のパターンを構成する第１の塗布液よりも低い粘性を有するため（換言すれば高い流動性を有するため）、この第２の塗布液を各第１のパターンの間に十分に流動させて塗布することができる。その結果、第２の塗布液で構成される第２のパターンを各第１のパターンの間で基板表面に密接させて、第２のパターンの断線を抑制することが可能となっている。
【００１１】
ちなみに、この発明は基板表面にパターンを形成する技術全般に適用できるが、特に、基板は太陽電池素子用の基板であり、第１のパターンはフィンガー配線パターンであり、第２のパターンは補助配線パターンである光変換デバイスの製造技術に好適に適用可能である。
【００１２】
また、第１の塗布液よりも粘度の低い第３の塗布液を吐出するノズルを第１の方向に交差する第３の方向に基板表面に対して相対移動させることによって複数の第１のパターンを上方から跨ぐようにしてライン状に第３の塗布液を塗布して、複数の第１のパターンに跨る第３のパターンを形成する第３のパターン形成工程を、第２のパターン形成工程の前あるいは後に実行するように構成しても良い。
【００１３】
特に、上述の光変換デバイスの製造技術に本発明を適用する場合には、第３のパターンをバス配線パターンとして形成すれば良い。
【００１４】
この際、第２の塗布液と第３の塗布液は同じ粘度を有するように、換言すれば、第２および第３のパターンを同じ粘度の塗布液で構成しても良い。これにより、第２および第３のパターンそれぞれの塗布液を共通化することができ、第２および第３のパターン毎に塗布液を調合する必要が無くなるため、パターン形成装置を管理する管理者の負担を軽減できる等の利点が得られる。
【発明の効果】
【００１５】
第２のパターンを構成する第２の塗布液は、第１のパターンを構成する第１の塗布液よりも低い粘性を有するため（換言すれば高い流動性を有するため）、この第２の塗布液を各第１のパターンの間に十分に流動させて塗布することができる。その結果、第２の塗布液で構成される第２のパターンを各第１のパターンの間で基板表面に密接させて、第２のパターンの断線を抑制することが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】第１ヘッドに設けられたシリンジポンプの構造を示す図である。
【図４】第２ヘッドに設けられたシリンジポンプの構造を示す図である。
【図５】第３ヘッドに設けられたシリンジポンプの構造を示す図である。
【図６】図１の装置でパターン形成された光電変換デバイスの一実施形態を示す図である。
【図７】図１のパターン形成装置を用いた太陽電池製造プロセスを示すフローチャートである。
【図８】図７のフローチャートで実行される配線パターンの形成動作を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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３組のフレーム１２１、１２２、１２３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、フレーム１２３には第３ヘッド部９がそれぞれ取り付けられる。第１ヘッド部５、第２ヘッド部７および第３ヘッド部９は、Ｘ方向に互いに離隔して配置されており、これらの間隔は基板ＷのＸ方向長さより広く設定されている。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
第１ヘッド部５、第２ヘッド７および第３ヘッド９は、いずれも液状の塗布液に基板Ｗに塗布する機能を果たす。つまり、第１、第２および第３ヘッド５、７、９は、ベース５１、７１、９１にシリンジポンプ５２、７２、９２および光照射部５３、７３、９３を取り付けた概略構成を備える。これらシリンジポンプ５２、７２、９２は、図３から図５を用いて後に詳述するように、内部空間に貯留する液状の塗布液を基板Ｗに吐出するものである。一方、光照射部５３、７３、９３は、シリンジポンプ５２、７２、９２が基板Ｗに吐出した塗布液にＵＶ光（紫外線）を照射して、この塗布液を硬化させるものである。つまり、光照射部５３、７３、９３は、光ファイバ５３１、７３１、９３１を介して紫外線を発生する光源ユニット５３２、７３２、９３２に接続されている。そして、光源ユニット５３２、７３２、９３２がその光射出部に具備するシャッターを開閉して射出光のオン・オフを行うとともに、このシャッターの開き具合を調整して射出光量を制御する。ちなみに、光源ユニット５３２、７３２、９３２のこれらの動作は制御部６によって制御される。
【００２３】
また、これらのヘッド部５、７、９のうち第１ヘッド部５には、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。続いて、各ヘッド部５、７、９のシリンジポンプ５２、７２、９２の構成について詳述する。
【００２４】
図３は第１ヘッドに設けられたシリンジポンプの構造を示す図である。より具体的には、図３（ａ）は第１ヘッド部５に設けられたシリンジポンプ５２の内部構造を示す側面図であり、また図３（ｂ）はシリンジポンプ５２下面に設けられた吐出ノズルの構造を示す図である。図３（ａ）に示すように、シリンジポンプ５２の筐体５２１の内部は空洞となっており、当該空洞の上端が上方に向かって開口する一方、当該空洞の下面が筐体５２１の下面５２２に設けられた吐出ノズル５２３に連通する。この吐出ノズル５２３の吐出口５２５の開口方向は真下（−Ｚ方向）ではなく、図３（ａ）に示すように、吐出口５２５を含む面の法線方向Ｄｎは、（−Ｚ）方向から角度θだけＸ方向に傾いている。なお、この例ではこの角度θを４５度としているが、これに限定されるものではない。
【００２５】
一方、筐体５２１内部の空洞の上端開口部からは、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ＳＰに、後述する組成の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ＳＰに連通する吐出ノズル５２３の吐出口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。
【００２６】
そして、図３（ｂ）に示すように、第１ヘッド部５における吐出ノズル５２３は、シリンジポンプ筐体５２１の下面５２２にＹ方向に等間隔に離隔して多数（この例では１６個）設けられている。また、各吐出ノズル５２３先端の開口部５２５の形状はＸ方向に長い矩形であり、Ｘ方向の開口Ａ5xが約１００μｍ、Ｙ方向の開口Ａ5yが約５０μｍ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上に比較的狭い幅で、かつ厚く塗布されることになる。
【００２７】
図４は第２ヘッドに設けられたシリンジポンプの構造を示す図である。より具体的には、図４（ａ）は第２ヘッド部７に設けられたシリンジポンプ７２の内部構造を示す側面図であり、また図４（ｂ）はシリンジポンプ７２下面に設けられた吐出ノズルの構造を示す図である。図４（ａ）に示すように、第２ヘッド部７のシリンジポンプ７２は、第１ヘッド部５のシリンジポンプ５２と略同様の概略構成を備えており、制御部６からの制御指令によってプランジャ７２４が押し下げられると、筐体７２１の内部空間ＳＰに連通する吐出ノズル７２３の吐出口７２５から塗布液が連続的に吐出される。ただし、第２ヘッド部７では、シリンジポンプ７２の下面７２２に設けられた吐出ノズル７２３の構成が第１ヘッド部５と相違する。つまり、この吐出ノズル７２３の吐出口７２５の開口方向はＸ方向に傾いておらず、真下（−Ｚ方向）に向いている。
【００２８】
図４（ｂ）に示すように、第２ヘッド部７におけるシリンジポンプ７２の下面７２２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７２３が設けられている。各吐出ノズル７２３の吐出口７２５の開口形状はＹ方向に長い矩形であり、Ｘ方向の開口Ａ7ｘが例えば２０μｍ、Ｙ方向の開口Ａ7ｙはこれより大きく例えば２ｍｍである。
【００２９】
図５は第３ヘッドに設けられたシリンジポンプの構造を示す図である。より具体的には、図５（ａ）は第３ヘッド部９に設けられたシリンジポンプ９２の内部構造を示す側面図であり、また図５（ｂ）はシリンジポンプ９２下面に設けられた吐出ノズルの構造を示す図である。図５（ａ）に示すように、第３ヘッド部９のシリンジポンプ９２は、第１ヘッド部５のシリンジポンプ５２と略同様の概略構成を備えており、制御部６からの制御指令によってプランジャ７２４が押し下げられると、筐体９２１の内部空間ＳＰに連通する吐出ノズル７２３の吐出口７２５から塗布液が連続的に吐出される。
【００３０】
図５（ｂ）に示すように、第３ヘッド部９におけるシリンジポンプ９２の下面９２２には、Ｙ方向に所定の距離（例えば１５５ｍｍ）だけ離隔した２つの吐出ノズル９２３が設けられている。なお、第３ヘッド部９の２つの吐出ノズル９２３、９２３のＹ方向への間隔は、第２ヘッド部７の２つの吐出ノズル７２３、７２３のＹ方向への間隔よりも広く、第３ヘッド部９の２つの吐出ノズル９２３、９２３は、第２ヘッド部７の２つの吐出ノズル７２３、７２３のＹ方向の両外側に位置する。また、各吐出ノズル９２３の吐出口９２５の開口形状はＸ方向に長い矩形であり、Ｘ方向の開口Ａ9ｘが例えば１００μｍ、Ｙ方向の開口Ａ9ｙはこれより小さく例えば５０μｍである。
【００３１】
なお、各シリンジポンプ５２、７２、９２に貯留される塗布液としては、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、この実施形態では、第１ヘッド部５のシリンジポンプ５２に貯留される塗布液の粘度よりも、第２・第３ヘッド部７、９のシリンジポンプ７２、９２に貯留される塗布液の粘度が低く設定されている。具体的には、第１ヘッド部５のシリンジポンプ５２に貯留される高粘度の塗布液の粘度は１００Ｐａ・ｓ〜１０００Ｐａ・ｓであり、第２・第３ヘッド部７、９のシリンジポンプ７２、９２に貯留される低粘度の塗布液の粘度は１０Ｐａ・ｓ〜１００Ｐａ・ｓである。ちなみに、この塗布液の粘度の調整は、溶剤の比率を変化させることで実行できる。
【００３２】
図６は、図１の装置でパターン形成された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Ｓ（図８）の光電変換面を覆うように反射防止膜Ｒ（図８）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Ｒ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。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。
【００３３】
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。
【００３４】
また、この実施形態では、Ｙ方向の略中央に形成された２本のバス配線パターンＢの両外側それぞれに１本ずつ、延設方向Ｄbに延びる補助配線パターンＣが、複数のフィンガー配線パターンＦに上方から跨って形成されている。特に、図６に示すように、各補助配線パターンＣは、延設方向Ｄbに平行に揃う各フィンガー配線パターンＦの端に交差するように設けられており、フィンガー配線パターンＦとの交差部分で当該フィンガー配線パターンＦに電気的に接続されている。このように補助配線パターンＣを設けることで、例えば、図６中の×印より外側のフィンガー配線パターンＦが当該×印の部分でバス配線パターンＢとの間で断線したとしても、×印より外側のフィンガー配線パターンＦにより集電された電荷は、図６中の破線矢印で例示するように、補助配線パターンＣおよび他のフィンガー配線パターンＦを経由してバス配線パターンＢまで到ることができる。このように太陽電池モジュールＭは、フィンガー配線パターンＦが断線した場合であっても、その出力を維持できるように構成されている。続いて、この太陽電池モジュールの製造プロセスについて説明する。
【００３５】
図７は図１のパターン形成装置を用いた太陽電池製造プロセスを示すフローチャートである。図８は、図７のフローチャートで実行される配線パターンの形成動作を示す模式図である。より詳しくは、図８（ａ）は、図７に示すステップＳ１０３でのフィンガー配線パターンの形成動作を示し、図８（ｂ）は、図７に示すステップＳ１０６でのバス配線パターンの形成動作を示し、図８（ｃ）は、図７に示すステップＳ１０７での補助配線パターンの形成動作を示している。
【００３６】
まず、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に搬入されて、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（ステップＳ１０１）。続いて、ステージ３が（＋Ｘ）方向に移動を開始する（ステップＳ１０２）。この状態で第１ヘッド部５の吐出ノズル５２３が塗布液を吐出することにより、塗布液が基板Ｗ表面に塗布されて、フィンガー配線パターンＦが形成される（ステップＳ１０３）。
【００３７】
つまり、図８（ａ）に示すように、基板Ｗを（＋Ｘ）方向に移動させながら、シリンジポンプ５２の吐出ノズル５２３から比較的粘度の高い塗布液Ａ1を吐出させ、吐出直後の塗布液Ａ1に対して光照射部５３から光Ｌ1を照射することにより、幅が狭いとともに高さの高いフィンガー配線パターンＦ（つまり、高アスペクト比のフィンガー配線パターンＦ）が基板Ｗ表面に形成される。第１ヘッド５において吐出ノズル５２３はＹ方向に１６個並べて設けられているため、フィンガー配線パターンＦはＹ方向に１６本並べて平行に形成される。また、ステップＳ１０３では、形成したフィンガー配線パターンＦの高さが、高さ検出センサ５４によって実測される。なお、このステップＳ１０３を終えた段階では、フィンガー配線パターンＦの延設方向Ｄfは基板移動方向であるＸ方向に等しい。
【００３８】
図７に戻って太陽電池製造プロセスの説明を続ける。ステップＳ１０４では、上記のようにフィンガー配線パターンＦが形成された基板Ｗを載置するステージ３が９０度回動する。これにより、フィンガー配線パターンＦの延設方向ＤfはＹ方向となる。また、後続のステップＳ１０６において第２ヘッド部７により形成されるバス配線パターンＢの延設方向ＤbはＸ方向となるため、結果的にフィンガー配線パターンＦの延設方向Ｄfとバス配線パターンＢの延設方向Ｄbとは基板Ｗ上で直交することとなる。
【００３９】
ステージ３の回動とともに、フィンガー配線パターンＦの高さ検出結果に基づいてステージ昇降機構２４が動作して、ステージ３の高さ調整が実行される（ステップＳ１０５）。それに続いて、第２ヘッド部７により、基板Ｗ上にバス配線パターンＢが形成される（ステップＳ１０６）。
【００４０】
つまり、図８（ｂ）に示すように、フィンガー配線パターンＦを形成済みの基板ＷをＸ方向に移動させながら吐出ノズル７２３の吐出口７２５から比較的粘度の低い塗布液Ａ2を吐出させ基板Ｗに塗布する。こうして、基板Ｗ表面に対して延設方向Ｄbに相対移動する吐出ノズル７２３によって、１６本のフィンガー配線パターンＦを上方から延設方向Ｄbへ跨ぐライン状に塗布液Ａ2が塗布される。このとき基板Ｗ表面に塗布される塗布液Ａ2は比較的低粘度であって高い流動性を有する。したがって、フィンガー配線パターンＦ上に供給された塗布液Ａ2は、フィンガー配線パターンＦ上に留まることなく流動して、Ｙ方向に広がるとともにその自重により各フィンガー配線パターンＦの間Ｉfに流れ込む。
【００４１】
さらに、塗布直後の塗布液Ａ2に対しては光照射部７３から光Ｌ2が照射される。こうして、１６本のフィンガー配線パターンＦを延設方向Ｄbへ跨ぐバス配線パターンＢが形成される。なお、第２ヘッド７において吐出ノズル７２３はＹ方向に２個並べて設けられているため、バス配線パターンＢはＹ方向に２本並べて平行に形成される。
【００４２】
図７に戻って太陽電池製造プロセスの説明を続ける。ステップＳ１０７では、上記のようにフィンガー配線パターンＦおよびバス配線パターンＢが形成された基板Ｗに対して、第３ヘッド部９によって基板Ｗ上に補助配線パターンＣが形成される。つまり、図８（ｃ）に示すように、フィンガー配線パターンＦおよびバス配線パターンＢを形成済みの基板ＷをＸ方向に移動させながら吐出ノズル９２３の吐出口９２５から比較的粘度の低い塗布液Ａ3を吐出させ基板Ｗに塗布する。こうして、基板Ｗ表面に対して延設方向Ｄbに相対移動する吐出ノズル９２３によって、１６本のフィンガー配線パターンＦを上方から延設方向Ｄbへ跨ぐライン状に塗布液Ａ3が塗布される。このとき基板Ｗ表面に塗布される塗布液Ａ3は比較的低粘度であって高い流動性を有する。したがって、フィンガー配線パターンＦ上に供給された塗布液Ａ3は、フィンガー配線パターンＦ上に留まることなく流動して、Ｙ方向に広がるとともにその自重により各フィンガー配線パターンＦの間Ｉfに流れ込む。
【００４３】
さらに、塗布直後の塗布液Ａ3に対して光照射部９３から光Ｌ3が照射されて、１６本のフィンガー配線パターンＦを延設方向Ｄbへ跨ぐ補助配線パターンＣが形成される。なお、第３ヘッド９では、このような吐出ノズル９２３、９２３が２つ、第２ヘッド部７が有する２つの吐出ノズル７２３、７２３のＹ方向の両外側に設けられている。したがって、Ｙ方向の略中央に形成された２本のバス配線パターンＢの両外側それぞれに１本ずつ補助配線パターンＣが形成されることとなる。
【００４４】
再び図７に戻って、太陽電池製造プロセスの説明を続ける。上記のようにして基板Ｗ上にフィンガー配線パターンＦ、バス配線パターンＢおよび補助配線パターンＣが形成されると、ステージ３の移動が停止し（ステップＳ１０８）、パターン形成済みの基板Ｗが搬出される（ステップＳ１０９）。この時点ではこれらの配線パターンは単に反射防止膜Ｒ上に付着しているにすぎないため、反射防止膜Ｒを貫通させて光電変換面と配線パターンとを導通させる（ファイヤースルー）ための加熱処理が、図示しない加熱装置によって実行される（ステップＳ１０９）。
【００４５】
以上のように、この実施形態では、１６本のフィンガー配線パターンＦを跨ぐライン状に塗布液Ａ3が塗布されて、これらフィンガー配線パターンＦに跨る補助配線パターンＣが形成される。したがって、補助配線パターンＣを構成する塗布液Ａ3が、各フィンガー配線パターンＦの間Ｉfに流動せず補助配線パターンＣが浮いて形成されるおそれがあった。これに対して本実施形態では、補助配線パターンＣを構成する塗布液Ａ3は、フィンガー配線パターンＦを構成する塗布液Ａ1よりも粘性が低く、換言すれば、高い流動性を有している。そのため、この塗布液Ａ3を各フィンガー配線パターンＦの間Ｉfに十分に流動させて塗布することができる。その結果、塗布液Ａ3で構成される補助配線パターンＣを各フィンガー配線パターンＦの間Ｉfで基板Ｗ表面に密接させて、補助配線パターンＣの断線を抑制することが可能となっている。
【００４６】
以上説明したように、この実施形態では、塗布液Ａ1が本発明の「第１の塗布液」に相当し、塗布液Ａ3が本発明の「第２の塗布液」に相当し、塗布液Ａ2が本発明の「第３の塗布液」に相当し、フィンガー配線パターンＦが本発明の「第１のパターン」に相当し、補助配線パターンＣが本発明の「第２のパターン」に相当し、バス配線パターンＢが本発明の「第３のパターン」に相当し、延設方向Ｄfが本発明の「第１の方向」に相当し、延設方向Ｄbが本発明の「第２の方向」「第３の方向」に相当し、図７に示すステップＳ１０１〜ステップＳ１０５が本発明の「準備工程」に相当し、図７に示すステップＳ１０７が本発明の「第２のパターン形成工程」に相当し、ステップＳ１０６が本発明の「第３のパターン形成工程」に相当している。また、ステージ３が本発明の「支持手段」に相当し、ステージ移動機構２と第３ヘッド部９が協同して本発明の「第２のパターン形成手段」として機能している。
【００４７】
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、上記では、太陽電池モジュールＭの補助配線パターンＣを形成する場合を例示して本発明の実施形態を説明したが、本発明の適用範囲はこれに限られない。つまり、本発明は、基板表面に形成された複数のパターンを跨いでライン状に塗布される塗布液によって、さらに別のパターンを形成するパターン形成技術全般に適用可能である。
【００４８】
また、上記実施形態では、フィンガー配線パターンＦの両端それぞれに対して、補助配線パターンＣが形成されていた。しかしながら、補助配線パターンＣの本数や位置はこれに限られず、適宜変更可能である。また、その他のフィンガー配線パターンＦおよびバス配線パターンＢの本数や位置についても適宜変更可能である。
【００４９】
また、上記実施形態では、バス配線パターンＢ用の塗布液Ａ2と補助配線パターン用の塗布液Ａ3との粘性関係については特に説明しなかったが、これら塗布液Ａ2、Ａ3の粘性は互いに異なっていても良く、あるいは等しくても良い。なお、塗布液Ａ2、Ａ3の粘性が等しい場合には、補助配線パターンＣおよびバス配線パターンＢそれぞれの塗布液Ａ2、Ａ3を共通化することができ、各配線パターンＢ、Ｃ毎に塗布液を調合する必要が無くなるため、パターン形成装置を管理する管理者の負担を軽減できる等の利点が得られる。
【００５０】
この場合、例えば、比較的粘度の低い塗布液を調合して一箇所に貯留するとともに、この塗布液をマニホールドによって第２、第３ヘッド部５、７のシリンジポンプ７２、９２へと供給するように構成しても良い。
【００５１】
また、上記実施形態では、フィンガー配線パターンＦ、バス配線パターンＢ、補助配線パターンＣの順番で配線パターンを形成した。しかしながら、これらの形成順序も適宜変更可能であり、具体的には、フィンガー配線パターンＦ、補助配線パターンＣ、バス配線パターンＢの順番や、バス配線パターンＢ、フィンガー配線パターンＦ、補助配線パターンＣの順番で配線パターンを形成することもできる。
【００５２】
また、上記実施形態では、バス配線パターンＢと補助配線パターンＣとは、いずれも同じ延設方向Ｄbに延設して形成される。そこで、第２ヘッド部７に、バス配線パターンＢ用の吐出ノズル７２３以外に、補助配線パターンＣ用の吐出ノズル９２３も一緒に形成しておき、このように構成された第２ヘッド部７によって、パス配線パターンＢの形成と補助配線パターンＣの形成とを同時並行して実行しても良い。
【００５３】
吐出ノズル５２３の構成（吐出口５２５の形状や傾き等）についても、上記実施形態で例示したものに限られず、必要に応じて適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
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、複数のフィンガー配線パターンＦに対して補助配線パターンＣを形成する装置および方法に対して特に好適に適用できる。
【符号の説明】
【００５５】
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
５…第１ヘッド部
５２３…吐出ノズル
７…第２ヘッド部
７２３…吐出ノズル
９…第３ヘッド部
９２３…吐出ノズル
Ａ1、Ａ2、Ａ3…塗布液
Ｆ…フィンガー配線パターン
Ｂ…バス配線パターン
Ｃ…補助配線パターン
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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