(57)【要約】【課題】パターンの始端部および終端部の形状を適切なものとし、かつ、これらを所望の位置に形成する。【解決手段】パターン形成装置では、ペースト状のパターン形成材料をノズル部の吐出口から吐出することにより、基板上に線状のパターンを形成する。パターン形成材料の吐出は、パターン形成材料を収容する収容空間の体積の変化速度を制御することにより行われる。パターンの形成を開始する際には、初期吐出速度にて収容空間の体積が減少し（ステップＳ１２）、移動待ち時間経過後に基板９の移動が開始される（ステップＳ１３）。初期動作時間経過後に通常吐出速度にて収容空間の体積が減少する（ステップＳ１４）。パターンの形成を終了する際には、収容空間の体積をサックバック量だけ増加させることによりサックバック動作が行われ（ステップＳ１６）、サックバック動作の終了と同時に基板９の移動が停止する（ステップＳ１７）。【選択図】図７
2013132596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にパターン形成材料によるパターンを形成するパターン形成装置であって、
少なくとも１つの吐出口を有するノズル部と、
前記ノズル部に接続され、パターン形成材料を収容する収容空間の体積を減少させることにより、前記少なくとも１つの吐出口から前記パターン形成材料を吐出させる吐出駆動部と、
基板を、主面に平行な移動方向に、前記ノズル部に対して相対的に移動する移動機構と、
前記吐出駆動部および前記移動機構を制御する制御部と、
を備え、
前記ノズル部からの前記パターン形成材料の吐出方向が、前記基板に向かうに従って前記移動方向へと向かうように傾斜し、
前記吐出駆動部が、前記収容空間の体積の変化速度を制御することが可能であり、
前記制御部が、前記吐出駆動部および前記移動機構の制御に利用される制御変数の値を記憶する記憶部を備え、
前記制御変数が、
前記吐出駆動部の初期動作時における前記収容空間の体積の変化速度である初期吐出速度、および、前記初期吐出速度が維持される初期動作時間に対応する初期吐出変数と、
前記初期吐出速度よりも小さく、パターンが形成される間における前記収容空間の体積の変化速度に対応する通常吐出速度変数と、
前記初期動作が開始されてから前記移動機構による前記基板の移動が開始されるまでの時間に対応する移動待ち時間変数と、
パターンが形成される間における前記基板の前記ノズル部に対する相対移動速度に対応する移動速度変数と、
を含む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、
前記移動待ち時間変数が示す移動待ち時間が、前記初期動作時間よりも短いことを特徴とするパターン形成装置。
【請求項３】
基板上にパターン形成材料によるパターンを形成するパターン形成装置であって、
少なくとも１つの吐出口を有するノズル部と、
前記ノズル部に接続され、パターン形成材料を収容する収容空間の体積を減少させることにより、前記少なくとも１つの吐出口から前記パターン形成材料を吐出させる吐出駆動部と、
基板を、主面に平行な移動方向に、前記ノズル部に対して相対的に移動する移動機構と、
前記吐出駆動部および前記移動機構を制御する制御部と、
を備え、
前記ノズル部からの前記パターン形成材料の吐出方向が、前記基板に向かうに従って前記移動方向へと向かうように傾斜し、
前記吐出駆動部が、前記収容空間の体積の変化速度を制御することが可能であり、
前記制御部が、前記吐出駆動部の制御に利用される制御変数の値を記憶する記憶部を備え、
前記制御変数が、
前記吐出駆動部による吐出終了時のサックバック動作において、前記収容空間の体積を増加させる変化速度であるサックバック速度、および、前記体積の増加量であるサックバック量に対応するサックバック変数と、
前記サックバック動作が開始される前記基板上の位置に対応するサックバック開始位置変数と、
を含むことを特徴とす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、
前記サックバック速度の絶対値が、パターンが形成される間における前記収容空間の体積の変化速度である通常吐出速度よりも大きいことを特徴とするパターン形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のパターン形成装置であって、
前記パターン形成材料が、チクソ性を有することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のパターン形成装置であって、
前記パターンが、太陽電池の電極であることを特徴とするパターン形成装置。
【請求項７】
少なくとも１つの吐出口を有するノズル部と、
前記ノズル部に接続され、パターン形成材料を収容する収容空間の体積を減少させることにより、前記少なくとも１つの吐出口から前記パターン形成材料を吐出させる吐出駆動部と、
基板を、主面に平行な移動方向に、前記ノズル部に対して相対的に移動する移動機構と、
前記吐出駆動部および前記移動機構を制御する制御部と、
を備えるパターン形成装置にて実行されるパターン形成方法であって、
ａ）初期動作として、初期吐出速度にて前記収容空間の体積を変化させ、前記初期吐出速度を初期動作時間だけ維持した後、前記初期吐出速度よりも小さい通常吐出速度にて前記収容空間の体積を変化させることにより、前記基板に向かうに従って前記移動方向へと向かうように傾斜する吐出方向に、前記ノズル部から前記パターン形成材料を吐出する工程と、
ｂ）前記ａ）工程と並行して、前記初期動作が開始されてから移動待ち時間が経過した後に、前記移動機構による前記基板の前記ノズル部に対する相対移動を開始する工程と、
ｃ）前記ノズル部からの前記パターン形成材料の吐出を終了する工程と、
ｄ）前記ｃ）工程の前後または同時に、前記基板の前記ノズル部に対する相対移動を終了する工程と、
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項８】
少なくとも１つの吐出口を有するノズル部と、
前記ノズル部に接続され、パターン形成材料を収容する収容空間の体積を減少させることにより、前記少なくとも１つの吐出口から前記パターン形成材料を吐出させる吐出駆動部と、
基板を、主面に平行な移動方向に、前記ノズル部に対して相対的に移動する移動機構と、
前記吐出駆動部および前記移動機構を制御する制御部と、
を備えるパターン形成装置にて実行されるパターン形成方法であって、
ａ）前記ノズル部からの前記パターン形成材料の吐出を開始する工程と、
ｂ）前記ａ）工程の前後または同時に、前記基板の前記ノズル部に対する相対移動を開始し、前記基板に向かうに従って前記移動方向へと向かうように傾斜する吐出方向に、前記ノズル部から前記パターン形成材料を吐出する工程と、
ｃ）前記ノズル部が前記基板に対するサックバック開始位置に到達した時に、前記収容空間の体積を、サックバック速度にてサックバック量だけ増大させるサックバック動作を行う工程と、
ｄ）前記ｃ）工程の後または同時に、前記基板の前記ノズル部に対する相対移動を終了する工程と、
を含む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】
本発明は、パターン形成材料をノズルから吐出して基板上にパターンを形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板の表面に対して相対移動するノズルからパターンを形成するための材料であるパターン形成材料を吐出して基板上にパターンを形成する場合、パターンの形成開始時および終了時にパターンの形状や位置が安定しない。そこで、例えば、特許文献１では、ノズルに対して基板を一定速度で移動しつつパターン形成材料の吐出を開始し、その後、基板の移動が加速されて一定速度へと移行する。ノズルからは圧縮空気を利用して、パターン形成材料が吐出される。吐出を停止する際には、基板の移動を減速させた後、吐出を停止して基板の移動を停止する。
【０００３】
特許文献２のスロット式の流体塗布装置では、細長いスロットに連絡する流体リザーバの両端に塗布液注入口が設けられ、中央に塗布液排出口が設けられる。流体リザーバにはエア圧にて塗布液が注入される。２つの塗布液注入口および塗布液排出口は、それぞれサックバックバルブおよび開閉弁に接続される。塗布開始時には、塗布ヘッドの下降途上にて塗布液注入口および塗布液排出口の開閉弁が開けられ、同時にサックバックバルブもオンとなる。塗布終了時には、塗布ヘッドの上昇と同時に塗布液注入口の開閉弁が閉じられ、塗布ヘッドの上昇途上において塗布液排出口の開閉弁が閉じられ、同時にサックバックバルブがオフとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０５８５２号公報
【特許文献２】特開平６−３３９６５６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、パターン形成材料をエアの圧力にて吐出する場合、材料の残量や温度変化による粘度変化により、材料に圧を加えてから実際に吐出が行われるまでの時間が一定とはならない。材料に加える圧を解除してから吐出が停止するまでの時間も一定ではない。線状のパターンを形成する場合、粘度変化は始端部や終端部の形状にも影響を与える。その結果、端部が、例えば、なだらかになりすぎたり、とぎれたり、太くなったり、盛り上がったりする。特に、終端部の材料の量が多くなると、パターン同士が連結したり、パターンを乾燥して焼成する際に材料が縮んで基板からはがれてしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、材料の残量や温度の影響を低減しつつ、線状のパターンの始端部または終端部の形状を適切なものとし、かつ、これらを所望の位置に形成することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、基板上にパターン形成材料によるパターンを形成するパターン形成装置であって、少なくとも１つの吐出口を有するノズル部と、前記ノズル部に接続され、パターン形成材料を収容する収容空間の体積を減少させることにより、前記少なくとも１つの吐出口から前記パターン形成材料を吐出させる吐出駆動部と、基板を、主面に平行な移動方向に、前記ノズル部に対して相対的に移動する移動機構と、前記吐出駆動部および前記移動機構を制御する制御部とを備え、前記ノズル部からの前記パターン形成材料の吐出方向が、前記基板に向かうに従って前記移動方向へと向かうように傾斜し、前記吐出駆動部が、前記収容空間の体積の変化速度を制御することが可能であり、前記制御部が、前記吐出駆動部および前記移動機構の制御に利用される制御変数の値を記憶する記憶部を備え、前記制御変数が、前記吐出駆動部の初期動作時における前記収容空間の体積の変化速度である初期吐出速度、および、前記初期吐出速度が維持される初期動作時間に対応する初期吐出変数と、前記初期吐出速度よりも小さく、パターンが形成される間における前記収容空間の体積の変化速度に対応する通常吐出速度変数と、前記初期動作が開始されてから前記移動機構による前記基板の移動が開始されるまでの時間に対応する移動待ち時間変数と、パターンが形成される間における前記基板の前記ノズル部に対する相対移動速度に対応する移動速度変数とを含む。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパターン形成装置であって、前記移動待ち時間変数が示す移動待ち時間が、前記初期動作時間よりも短い。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、基板上にパターン形成材料によるパターンを形成するパターン形成装置であって、少なくとも１つの吐出口を有するノズル部と、前記ノズル部に接続され、パターン形成材料を収容する収容空間の体積を減少させることにより、前記少なくとも１つの吐出口から前記パターン形成材料を吐出させる吐出駆動部と、基板を、主面に平行な移動方向に、前記ノズル部に対して相対的に移動する移動機構と、前記吐出駆動部および前記移動機構を制御する制御部とを備え、前記ノズル部からの前記パターン形成材料の吐出方向が、前記基板に向かうに従って前記移動方向へと向かうように傾斜し、前記吐出駆動部が、前記収容空間の体積の変化速度を制御することが可能であり、前記制御部が、前記吐出駆動部の制御に利用される制御変数の値を記憶する記憶部を備え、前記制御変数が、前記吐出駆動部による吐出終了時のサックバック動作において、前記収容空間の体積を増加させる変化速度であるサックバック速度、および、前記体積の増加量であるサックバック量に対応するサックバック変数と、前記サックバック動作が開始される前記基板上の位置に対応するサックバック開始位置変数とを含む。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のパターン形成装置であって、前記サックバック速度の絶対値が、パターンが形成される間における前記収容空間の体積の変化速度である通常吐出速度よりも大きい。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のパターン形成装置であって、前記パターン形成材料が、チクソ性を有する。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のパターン形成装置であって、前記パターンが、太陽電池の電極である。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、少なくとも１つの吐出口を有するノズル部と、前記ノズル部に接続され、パターン形成材料を収容する収容空間の体積を減少させることにより、前記少なくとも１つの吐出口から前記パターン形成材料を吐出させる吐出駆動部と、基板を、主面に平行な移動方向に、前記ノズル部に対して相対的に移動する移動機構と、前記吐出駆動部および前記移動機構を制御する制御部とを備えるパターン形成装置にて実行されるパターン形成方法であって、ａ）初期動作として、初期吐出速度にて前記収容空間の体積を変化させ、前記初期吐出速度を初期動作時間だけ維持した後、前記初期吐出速度よりも小さい通常吐出速度にて前記収容空間の体積を変化させることにより、前記基板に向かうに従って前記移動方向へと向かうように傾斜する吐出方向に、前記ノズル部から前記パターン形成材料を吐出する工程と、ｂ）前記ａ）工程と並行して、前記初期動作が開始されてから移動待ち時間が経過した後に、前記移動機構による前記基板の前記ノズル部に対する相対移動を開始する工程と、ｃ）前記ノズル部からの前記パターン形成材料の吐出を終了する工程と、ｄ）前記ｃ）工程の前後または同時に、前記基板の前記ノズル部に対する相対移動を終了する工程とを含む。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、少なくとも１つの吐出口を有するノズル部と、前記ノズル部に接続され、パターン形成材料を収容する収容空間の体積を減少させることにより、前記少なくとも１つの吐出口から前記パターン形成材料を吐出させる吐出駆動部と、基板を、主面に平行な移動方向に、前記ノズル部に対して相対的に移動する移動機構と、前記吐出駆動部および前記移動機構を制御する制御部とを備えるパターン形成装置にて実行されるパターン形成方法であって、ａ）前記ノズル部からの前記パターン形成材料の吐出を開始する工程と、ｂ）前記ａ）工程の前後または同時に、前記基板の前記ノズル部に対する相対移動を開始し、前記基板に向かうに従って前記移動方向へと向かうように傾斜する吐出方向に、前記ノズル部から前記パターン形成材料を吐出する工程と、ｃ）前記ノズル部が前記基板に対するサックバック開始位置に到達した時に、前記収容空間の体積を、サックバック速度にてサックバック量だけ増大させるサックバック動作を行う工程と、ｄ）前記ｃ）工程の後または同時に、前記基板の前記ノズル部に対する相対移動を終了する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、パターンの始端部の形状を適切なものとし、かつ、所望の位置に始端部を形成することができる。または、パターンの終端部の形状を適切なものとし、かつ、所望の位置に終端部を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一の実施の形態に係るパターン形成装置を示す図である。
【図２】ヘッド部を示す図である。
【図３】ヘッド部を示す図である。
【図４】ヘッド部を示す図である。
【図５】制御部およびその周辺構成を示す図である。
【図６】制御変数の一部を示す図である。
【図７】パターン形成装置の動作の流れを示す図である。
【図８】パターンの形成を開始する際のパターン形成装置の動作を示す図である。
【図９】パターンの形成を終了する際のパターン形成装置の動作を示す図である。
【図１０】パターンの始端部を示す図である。
【図１１】パターンの終端部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本発明の一の実施の形態に係るパターン形成装置１を示す図である。パターン形成装置１は、太陽電池用の基板９上にフィンガー電極のパターンを形成する装置である。具体的には、表面に光電変換層を形成した単結晶シリコンウエハの上に、導電性を有する電極配線パターンを形成する。
【００１８】
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、ステージ移動機構２により基板９を保持するステージ２０が、基板９の上側の主面９０（（＋Ｚ）側の主面であり、以下、「上面９０」という。）に平行な（−Ｘ）方向に移動する。すなわち、図１中の（−Ｘ）方向が基板９の移動方向である。基台１１にはステージ２０を跨ぐようにしてフレーム１２が固定され、フレーム１２にはヘッド移動機構３１およびヘッド昇降機構３２を介してヘッド部４が取り付けられる。また、ヘッド移動機構３１には、光照射部３３が取り付けられる。
【００１９】
ステージ移動機構２では、モータ２１にボールねじ２２が接続され、さらに、ステージ２０に固定されたナット２３がボールねじ２２に取り付けられる。ボールねじ２２の上方にはガイドレール２４が固定され、モータ２１が回転すると、ナット２３と共にステージ２０がガイドレール２４に沿って主走査方向であるＸ方向に滑らかに移動する。ステージ移動機構２には、ステージ２０をＺ方向を向く軸を中心に回転する回転機構が設けられてもよい。
【００２０】
ヘッド移動機構３１は、モータと、ボールねじと、ガイドレールとを備え、フレーム１２に対してヘッド部４を、基板９の上面９０に平行かつ主走査方向に垂直な副走査方向であるＹ方向に移動する。ヘッド昇降機構３２も、モータと、ボールねじと、ガイドレールとを備え、ヘッド移動機構３１に対してヘッド部４を、Ｚ方向に移動する。
【００２１】
ヘッド部４は、ノズル部４１と、パターン形成材料をノズル部４１から吐出させる吐出駆動部４２とを備える。パターン形成材料は、チクソ性（圧力が加えられている間、粘度が低下する性質であり、チクソトロピー性とも呼ばれる。）を有するペースト状の材料である。パターン形成材料は光硬化性も有する。パターン形成材料は、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である。導電性粒子は電極の材料となり、例えば、銀粉末である。有機ビヒクルは、樹脂材料であるエチルセルロースおよび有機溶剤を含む。
【００２２】
ステージ移動機構２により基板９をノズル部４１に対して相対的に移動させながらノズル部４１からパターン形成材料を吐出することにより、基板９上にパターン形成材料による線状のパターンが形成される。
【００２３】
光照射部３３は、ノズル部４１に対して基板９の移動方向前側、すなわち、基板９上に吐出された直後のパターン形成材料の上方に位置する。基板９の移動方向は、基板９上における吐出終了位置から吐出開始位置に向かう方向であり、換言すれば、光照射部３３は、ノズル部４１に対して吐出開始位置側に位置する。光照射部３３は光ファイバ３３１を介して紫外線を発生する光源ユニット３３２に接続される。
【００２４】
ノズル部４１は、下端部（すなわち、（−Ｚ）側の端部）に複数の同形状の吐出口を有する。複数の吐出口はＹ方向に一定のピッチにて配列される。光照射部３３は基板９に向かって光を出射し、各吐出口から基板９の上面９０上に吐出された直後のパターン形成材料に光を照射する。これにより、パターン形成材料は、基板９の上面９０上に吐出されつつ硬化する。その結果、アスペクト比の高い、細いパターンを形成することができる。ノズル部４１からのパターン形成材料の吐出方向は、基板９に向かうに従って基板９の移動方向へと向かうように傾斜する。すなわち、図１において、（−Ｚ）方向に向かうに従って（−Ｘ）方向へと傾斜する方向へとパターン形成材料が吐出される。
【００２５】
図２は、ヘッド部４を、主走査方向および上面９０の法線に垂直な方向である、図１のＹ方向から示す図である。図３は、ヘッド部４を、副走査方向および吐出方向に垂直な方向から示す図である。図２および図３では、ノズル部４１および吐出駆動部４２の内部の一部も示している。
【００２６】
ノズル部４１は、下端に複数の吐出口４１１を有する。複数の吐出口４１１は、図１のＹ方向に配列される。ノズル部４１内には、吐出口４１１の配列方向に延びる内部空間４１２が設けられ、各吐出口４１１は内部空間４１２に連絡する。これにより、上方から内部空間４１２に流入するパターン形成材料が、各吐出口４１１から均一に吐出される。
【００２７】
吐出駆動部４２は、ノズル部４１に接続されたシリンジ４２１と、プランジャ（ピストン）４２２と、プランジャ４２２に接するロードセル４２３と、プランジャ４２２を移動するボールねじ機構４２４と、モータ４２５と、モータ４２５に接続されたエンコーダ４２６とを備える。シリンジ４２１は、ボールねじ機構４２４のフレームに固定される。ロードセル４２３は、ボールねじ機構４２４の移動体４２７に取り付けられ、移動体４２７がロードセル４２３を介してプランジャ４２２をシリンジ４２１の底部に向かって押圧する。押圧力はロードセル４２３にて取得される。
【００２８】
モータ４２５はボールねじ機構４２４を駆動する。エンコーダ４２６がモータ４２５の回転位置を検出することにより、移動体４２７の位置が検出される。モータ４２５はサーボモータであり、後述するように、エンコーダ４２６からの信号を参照して回転速度がフィードバック制御される。以下、モータ４２５を「吐出モータ」を呼ぶ。
【００２９】
シリンジ４２１およびプランジャ４２２により、パターン形成材料を収容する収容空間４２０が形成される。ノズル部４１内にもパターン形成材料が充填されている。吐出駆動部４２は、収容空間４２０の体積を減少させることにより、吐出口４１１からパターン形成材料を吐出する。このとき、モータ４２５の回転速度を制御することにより、収容空間４２０の体積の変化速度を制御することが可能である。基板９の移動と同期してパターン形成材料の吐出が行われることにより、図４に示すように、主走査方向に延びる複数の線状のパターン９１が基板９上に形成される。１回の主走査が完了すると、基板９は元の位置に戻り、ヘッド部４が副走査方向へと移動し、次の主走査が行われる。これにより、前回の主走査にて形成された複数の線状のパターンに隣接して、次の複数の線状のパターンが形成される。なお、実際には、１回の主走査にて多数の線状のパターン９１が形成される。
【００３０】
図５は、パターン形成装置１が備える制御部６およびその周辺構成を示す図である。制御部６は、吐出駆動部４２、ステージ移動機構２、ヘッド移動機構３１およびヘッド昇降機構３２の動作を制御する。制御部６は、吐出駆動部４２の制御に際し、エンコーダ４２６からの出力に従って吐出モータ４２５の回転速度および回転量を制御する。また、制御部６は、これらの構成要素の制御に利用される制御変数６１１の値を記憶する記憶部６１を備える。制御変数６１１は、制御に利用される様々な値を格納する。
【００３１】
制御部６は、制御値受付部６２に接続される。制御値受付部６２は、装置の使用者からの制御変数の値の入力を受け付け、受け付けられた値は記憶部６１に記憶される。
【００３２】
図６は、制御変数６１１の一部を示す図である。制御変数６１１には、吐出開始位置変数７１１、初期吐出速度変数７１２、初期動作時間変数７１３、移動待ち時間変数７１４、通常吐出速度変数７２１、移動速度変数７２２、サックバック開始位置変数７３１、サックバック速度変数７３２およびサックバック量変数７３３が含まれる。
【００３３】
図７は、パターン形成装置１の動作の流れを示す図である。図８は、パターンの形成を開始する際のパターン形成装置１の動作を示す図であり、図９は、パターンの形成を終了する際のパターン形成装置１の動作を示す。
【００３４】
パターン形成装置１によるパターン形成が開始される際には、まず、制御部６が、吐出開始位置変数７１１が格納する吐出開始位置を参照してステージ移動機構２およびヘッド移動機構３１を制御することにより、基板９上のパターン形成の開始位置が吐出口４１１の下方に位置する。吐出開始位置は、パターン形成の開始位置でもある。そして、図８中の時刻Ｔ１に示すように、ヘッド昇降機構３２がノズル部４１を下降し、吐出口４１１が基板９の上面９０に近接する（ステップＳ１１）。同時に、制御部６が初期吐出速度変数７１２が格納する初期吐出速度Ｖｅ１を参照して、初期動作が開始される。初期動作では、制御部６は吐出モータ４２５を初期速度で回転させる。初期吐出速度Ｖｅ１は、初期動作における収容空間４２０の体積の変化速度を示すが、この変化速度は吐出口４１１からのパターン形成材料の吐出速度に比例するため、実質的に、パターン形成材料の実際の吐出速度に対応する（ステップＳ１２）。なお、初期吐出速度として、実際の吐出速度が設定されてもよい。後述の通常吐出速度およびサックバック速度に関しても同様である。図７では、ステップＳ１１，Ｓ１２をこの順に示しているが、これらはほぼ同時に行われる。
【００３５】
初期動作が開始されてから移動待ち時間変数７１４が示す移動待ち時間ｔ１だけ時間が経過すると、制御部６の制御により、ステージ移動機構２がステージ２０および基板９の移動を開始する（ステップＳ１３）。換言すれば、基板９のノズル部４１に対する相対移動を開始する工程は、吐出の初期動作に並行して行われる。
【００３６】
基板９の移動は、移動速度変数７２２が示す移動速度Ｖｓにて行われる。さらに、吐出モータ４２５の回転が開始されてから初期動作時間変数７１３が示す初期動作時間ｔ２が経過すると、すなわち、初期吐出速度Ｖｅ１が初期動作時間ｔ２だけ維持されると、制御部６の制御により、収容空間４２０の体積の変化速度が、通常吐出速度変数７２１が示す通常吐出速度Ｖｅ２へと変更される。通常吐出速度Ｖｅ２は初期吐出速度Ｖｅ１よりも小さく、パターンが形成される間における通常の速度である。これにより、初期吐出動作から通常吐出動作へと移行し（ステップＳ１４）、一定速度での吐出および移動が継続される。
【００３７】
制御部６は、サックバック開始位置変数７３１が示す基板９上のサックバック開始位置に吐出口４１１が到達したか否かを繰り返し確認し（ステップＳ１５）、吐出口４１１がサックバック開始位置に到達すると、吐出終了動作としてサックバック動作が開始される。サックバック動作では、図９の時刻Ｔ２に示すように、吐出モータ４２５を逆回転させ、サックバック速度変数７３２が示すサックバック速度Ｖｅ３にて、収容空間４２０の体積を増大させる。通常吐出速度Ｖｅ２が正の値であり、サックバック速度Ｖｅ３が負の値として設定される場合、サックバック速度Ｖｅ３の絶対値は通常吐出速度Ｖｅ２よりも大きく、吐出モータ４２５は高速に逆回転する。
【００３８】
制御部６により、吐出モータ４２５の逆回転は、サックバック量変数７３３が示すサックバック量だけ収容空間４２０の体積が増大するまで行われる。その結果、パターン形成材料が吐出口４１１から僅かに吸い込まれる（ステップＳ１６）。図９の時刻Ｔ３に示すように、サックバック動作による吐出動作の終了と同時に、ステージ移動機構２によるステージ２０の移動が停止され（ステップＳ１７）、ヘッド昇降機構３２によりノズル部４１が上昇する（ステップＳ１８）。時刻Ｔ３における基板９上の吐出口４１１の位置が、パターン形成の終了位置である。
【００３９】
図１０は、上記動作にて形成されたパターンの始端部を示す図である。パターン形成材料がチクソ性を有する場合、剪断応力を受けると粘性の低下が生じるが、剪断応力を受けた直後は高粘性を維持したままになり、パターン形成材料自体が僅かに弾性を有することから、上記実施の形態では、微小な初期動作時間ｔ２だけ吐出速度を大きくしている。また、初期動作が完了するまで基板９の移動を待つと、始端部にてパターンが太くなるため、移動待ち時間ｔ１を初期動作時間ｔ２よりも小さく設定している。
【００４０】
このように、パターン形成装置１では、吐出圧ではなく、収容空間４２０の体積の変化速度を制御し、かつ、移動待ち時間を設けることにより、図１０に示すように、始端部では、パターンに液溜まりが生じてが太くなったり、スロープ状に細くなったりすることなく、適切な形状となる。また、始端部を所望の位置に正確に形成することができる。
【００４１】
図１１は、上記動作にて形成されたパターンの終端部を示す図である。仮に、基板９の移動の停止と同時に吐出圧によりサックバック動作を行うと、終端部は、液溜まりやパターン形成材料の表面張力の影響により太くなってしまうが、パターン形成装置１では、収容空間４２０の体積を変化させてサックバックを行い、かつ、基板９の移動の停止前にサックバック動作を行う。これにより、停止直前に余分なパターン形成材料が引き延ばされるようにして、図１１に示すように、終端部においても、パターンが太くなったり、細くなったりすることなく、適切な形状となる。また、基板９の停止とサックバック動作の終了とが同時であるため、終端部を所望の位置に正確に形成することができる。
【００４２】
パターン形成材料の吐出を、吐出圧の制御ではなく、収容空間４２０の体積を変化させることにより行うことで、パターン形成材料の温度や材料の残量に依存する水頭差等の影響で粘性や吐出特性が変化する場合であっても、安定して、始端部および終端部の形状や位置を適切なものとすることができる。既述のように、収容空間４２０の体積変化を利用することによる安定したパターンの形成は、パターン形成材料がチクソ性を有するか否かに関わらず実現される。このようなパターンの端部の形状および位置の高い再現性は、高粘度材料にて高速にパターンを形成する場合であっても実現される。
【００４３】
フィンガー電極となるパターンが形成された基板９には、焼成処理が施される。これにより、終端部近傍において光が照射されなかったとしても、パターン全体が確実に硬化する。基板９上にはフィンガー電極と交わるバス電極が形成され、太陽電池の部品となる。なお、バス電極が予め形成されている基板に対して、パターン形成装置１によりフィンガー電極が形成されてもよい。
【００４４】
以上、本発明の一の実施の形態に係るパターン形成装置１の構成および動作について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００４５】
上記実施の形態にて説明した各種制御変数は、同等の他の制御変数に様々に置き換えられてよい。例えば、初期吐出速度変数７１２と初期動作時間変数７１３に代えて、初期動作における収容空間４２０の体積の変化量を示す変数と初期吐出速度変数７１２とが用いられてもよい。初期動作は、初期吐出速度、初期動作時間、初期動作における収容空間４２０の体積の変化量のうちのいずれか２つにより表現することができる。したがって、記憶部６１では、これらの値のうちの２つを格納する変数が初期吐出変数として設定される。
【００４６】
サックバック動作においても同様に、サックバック速度変数７３２とサックバック量変数７３３に代えて、サックバックが行われる時間を格納する変数とサックバック速度変数７３２とが利用されてもよい。サックバック動作は、サックバック速度、サックバック時間、サックバック量のうちのいずれか２つにより表現することができる。したがって、記憶部６１では、これらの値のうちの２つを格納する変数がサックバック変数として設定される。
【００４７】
また、各種変数に格納される値は、その変数に対応する値であれば、その変数の名称とは異なる様々な物理量が格納されてよい。例えば、移動待ち時間変数７１４には、制御部６内のクロック数が格納されてもよく、移動速度変数７２２には、モータ２１の回転速度が格納されてもよい。サックバック開始位置変数７３１には、基板９上の絶対位置ではなく、パターンの終端位置からの相対位置が格納されてもよい。あるいは、パターン始端位置からの相対位置が格納されてもよい。
【００４８】
上記実施の形態では、移動待ち時間ｔ１が初期動作時間ｔ２よりも短いが、パターン形成材料の特性によっては、移動待ち時間ｔ１は初期動作時間ｔ２よりも長くても同じでもよい。基板９の移動の停止は実質的にサックバック動作以後であれば、サックバック動作の終了と同時でなくてもよい。すなわち、基板９の停止は、サックバック動作の開始以後に行われるのであれば、サックバック動作の終了後でもよい。
【００４９】
上記実施の形態にて説明した制御のうち、吐出開始時の動作および吐出終了時の動作の一方のみがパターン形成装置１に採用されてもよい。吐出開始時の上記制御だけが採用される場合、吐出を終了する工程と基板９の移動を停止する工程との順序は、いずれか先でも同時でもよい。吐出終了時の上記制御だけが採用される場合、吐出を開始する工程と、基板９の移動を開始する工程との順序は、いずれか先でも同時でもよい。
【００５０】
初期動作時間ｔ２はパターン形成材料の粘度に依存する。サックバック開始位置とパターンの終端位置との間の距離もパターン形成材料の粘度に依存する。したがって、初期動作時間ｔ２と相対的なサックバック開始位置とには相関性がある。このため、初期動作時間ｔ２に応じてサックバック開始位置が自動的に決定されてもよい。
【００５１】
上記実施の形態では、基板９がノズル部４１に対して主走査方向に移動するが、ノズル部４１が基板９に対して移動してもよい。すなわち、ノズル部４１に対する基板９の移動は、相対的なものであればよい。また、ノズル部４１を昇降させる代わりに、ステージ２１を昇降させる機構が設けられてもよい。
【００５２】
上記実施の形態では、モータ４２５としてサーボモータを用いることにより、収容空間４２０の体積の変化速度を制御するが、モータ４２５にステッピングモータを利用し、ボールねじ機構４２４にリニアスケールを設けることにより、収容空間４２０の体積の変化速度が制御されてもよい。また、モータ４２５に代えてリニアモータが用いられてもよい。
【００５３】
ノズル部４１の吐出口４１１の数は１つでもよい。パターン形成材料として、光硬化性を有さない材料が使用されてもよい。パターン形成装置１では、基板９の両面にパターンが形成されてもよい。
【００５４】
パターン形成装置１により、フィンガー電極以外の電極が形成されてもよい。ガラス基板上に形成された薄膜太陽電池や、太陽電池以外のデバイスにパターンを形成する際にも、パターン形成装置１は利用可能である。
【００５５】
上記実施形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
【符号の説明】
【００５６】
１    パターン形成装置
２  ステージ移動機構
６    制御部
９    基板
４１    ノズル部
４２    吐出駆動部
６１    記憶部
９１    パターン
４１１    吐出口
４２０    収容空間
６１１    制御変数
７１２    初期吐出速度変数
７１３    初期動作時間変数
７１４    移動待ち時間変数
７２１    通常吐出速度変数
７２２    移動速度変数
７３１    サックバック開始位置変数
７３２    サックバック速度変数
７３３    サックバック量変数
Ｓ１１〜Ｓ１８    ステップ
【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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