JP2013027830A - 吐出装置、パターン形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出ユニット３とこの吐出ユニット３の位置を調整する微調ステージ９とを備えた構成において、吐出ユニット３および微調ステージ９を支持する垂直ベース５３の撓みを抑制する。
【解決手段】微調ステージ９の少なくとも一部は垂直ベース５３に対して水平方向（Ｙ軸方向）の一方側（正方向側）に位置するとともに、吐出ユニット３の少なくとも一部は垂直ベース５３に対して水平方向（Ｙ軸方向）の他方側（負方向側）に位置する。その結果、微調ステージ９および吐出ユニット３の重量が垂直ベース５３の水平方向（Ｙ軸方向）の両側に分散するため、垂直ベース５３に働く曲げモーメントの大きさを抑えて、垂直ベース５３の撓みを抑制することが可能となっている。
【選択図】図７

Description

この発明は、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吐出ヘッドと、この吐出ヘッドの位置を調整する位置調整機構とを備えた吐出装置、および当該吐出装置を備えたパターン形成装置に関するものである。

特許文献１では、吐出ヘッドを位置調整可能に支持するパターン塗布装置（ペースト塗布装置）が記載されている。具体的には、門型フレームが有する梁部材から鉛直方向に支持ブラケットが延設されるとともに、吐出ヘッドを昇降自在に支持するＺ軸移動テーブルがこの支持ブラケットに取り付けられている。こうして、吐出ヘッドを鉛直方向へ動かして、吐出ヘッドの位置を調整することが可能となっている。

特開２００４−００８８７１号公報

ところで、特許文献１の構成では、吐出ヘッドと、この吐出ヘッドの位置を調整する位置調整機構（Ｚ軸移動テーブル）とが、これらを支持する支持ベース（支持ブラケット）の水平方向の一方側に配置されている。しかしながら、吐出ヘッドおよび位置調整機構はいずれも相当の重量を有するものである。そのため、吐出ヘッドおよび位置調整機構の両方を支持ベースの水平方向の一方側に配置した場合、これらを支持する支持ベースには大きな曲げモーメントが発生する。その結果、支持ベースが撓んでしまい。例えば、塗布液の吐出対象である基板上で塗布液の塗布位置がずれてしまうといった問題が引き起こされる場合があった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、吐出ヘッドとこの吐出ヘッドの位置を調整する位置調整機構とを備えた構成において、吐出ヘッドおよび位置調整機構を支持する支持ベースの撓みを抑制可能とする技術の提供を目的とする。

この発明にかかる吐出装置は、上記目的を達成するために、支持フレームと、支持フレームにより支持されて支持フレームから鉛直方向に延びるベース部材と、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吐出ヘッドと、吐出ヘッドを支持しつつ吐出ヘッドの位置を調整する位置調整機構と、位置調整機構の少なくとも一部をベース部材に対して水平方向の一方側に位置させるとともに吐出ヘッドの少なくとも一部をベース部材に対して水平方向の他方側に位置させた状態で、位置調整機構および吐出ヘッドをベース部材に取り付ける取付部材とを備えたことを特徴としている。

このように構成された発明（吐出装置）では、吐出ヘッドおよび位置調整機構は取付部材によって、ベース部材に取り付けられている。この取付部材は、位置調整機構の少なくとも一部をベース部材に対して水平方向の一方側に位置させるとともに吐出ヘッドの少なくとも一部をベース部材に対して水平方向の他方側に位置させた状態で、位置調整機構および吐出ヘッドをベース部材に取り付けるものである。したがって、位置調整機構の少なくとも一部はベース部材に対して水平方向の一方側に位置するとともに、吐出ヘッドの少なくとも一部はベース部材に対して水平方向の他方側に位置する。その結果、位置調整機構および吐出ヘッドの重量がベース部材の水平方向の両側に分散するため、ベース部材に働く曲げモーメントの大きさを抑えて、ベース部材の撓みを抑制することが可能となっている。

なお、吐出ヘッド及び位置調整機構を取付部材により支持ベースに取り付ける具体的構成としては種々のものを採用可能である。そこで例えば、ベース部材には、水平方向に貫通する貫通孔が開口しており、取付部材は、貫通孔の周りから水平方向の一方側に延設された延設部と、水平方向の一方側で貫通孔に対向して延設部に取り付けられた対向部とで構成され、位置調整機構は、ベース部材と対向部の間に挿入されて対向部に取り付けられるとともに、少なくとも一部がベース部材に対して水平方向の他方側にある吐出ヘッドを貫通孔を介して支持するように構成しても良い。

この際、延設部は、貫通孔の横側から延設されており、鉛直方向に平行な形状を有するように構成しても良い。このように、取付部材の延設部を鉛直方向に平行な形状を有するように構成することで、取付部材の剛性を高めることができ、吐出ヘッドおよび位置調整機構を強固に支持することができる。

この際、延設部は、貫通孔の両横それぞれから延設されて２つ設けられており、対向部は、２つの延設部に架設されて取り付けられても良い。このように、２つの延設部を設けることで、取付部材の剛性をさらに高めて、吐出ヘッドおよび位置調整機構をより強固に支持することができる。

また、吐出ヘッドは、下端に有する吐出ノズルから塗布液を吐出する吐出装置において、吐出ヘッドは、水平方向の一方側にその下端を傾けて支持されているように、吐出装置を構成しても良い。このような構成では、吐出ヘッドの下端の吐出ノズルをベース部材の下方近くに位置させることができる。その結果、後述するように、吐出ノズルが塗布液の吐出対象物（基板）に接触して破損してしまうといった問題を抑制することができる。

なお、位置調整機構としては種々のものを採用可能である。そこで、位置調整機構は、鉛直方向へ吐出ヘッドを動かして、吐出ヘッドの位置を調整するものであっても良い。あるいは、位置調整機構は、水平方向に平行な軸を中心とする回転方向に吐出ヘッドを動かして、吐出ヘッドの位置を調整するものであっても良い。

また、この発明にかかるパターン形成装置は、上記目的を達成するために、基板を支持する支持手段と、上記吐出装置とを備え、吐出装置が備える吐出ヘッドを支持手段に対して相対的に移動させながら、吐出ヘッドから基板に塗布液を吐出して、基板にパターンを形成することを特徴としている。このような発明（パターン形成装置）では、上記吐出装置を備えているため、ベース部材に働く曲げモーメントの大きさを抑えて、ベース部材の撓みを抑制することが可能となっている。

吐出ヘッドとこの吐出ヘッドの位置を調整する位置調整機構とを備えた構成において、吐出ヘッドおよび位置調整機構を支持する支持ベースの撓みを抑制することが可能となる。

本発明を適用可能なパターン形成装置の一実施形態を示す図である。 吐出装置の全体構成を部分的に示す斜視図である。 吐出装置の全体構成を部分的に示す側面図である。 吐出装置の全体構成を部分的に示す平面図である。 フィンガー用の吐出ユニットとその周りの構成を部分的に示す斜視図である。 フィンガー用の吐出ユニットとその周りの構成を部分的に示す側面図である。 フィンガー用の吐出ユニットとその周りの構成の部分断面図であり、断面にはハッチングが施されている。 フィンガー用の吐出ユニットとその周りの構成の部分断面図であり、断面にはハッチングが施されているとともに、他の部材で隠れる部分が破線で示されている。

図１は本発明を適用可能なパターン形成装置の一例を示す図である。図１および以下に説明する図では、ＸＹＺ直交座標軸を適宜示すとともに、鉛直方向であるＺ軸の周りにθz回転座標軸を適宜示す。また、以下では、各座標軸の矢印方向を正方向と適宜称するとともに、各座標軸の矢印と逆方向を負方向と適宜称する。

このパターン形成装置１は、例えば表面に光電変換層が形成された単結晶シリコンウエハーなどの基板Ｗ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。そこで、以下では、特開２０１１−７１１５６号公報に記載のようなフィンガー電極およびバス電極（集電電極パターン）を、光電変換層が形成された基板Ｗに形成する場合に本発明を適用した例について説明する。

このパターン形成装置１では、基台１２が設けられるとともに、上面に基板Ｗを支持するステージ１４が基台１２の上に配置されている。このステージ１４は、図示を省略するステージ移動機構によって、Ｙ軸方向へ移動自在であるとともにθz軸方向に回転自在になっている。さらに、パターン形成装置１では、吐出装置１６が基台１２の上に支持されている。

この吐出装置１６は、パターンを形成するための材料を含む塗布液を吐出して、ステージ１４に支持される基板Ｗにパターンを形成するものあである。具体的には、吐出装置１６は、Ｘ軸方向に並ぶ２つの吐出ユニット３、４を備えている。後述するように、これら吐出ユニット３、４はＸ軸方向へ移動自在に構成されている。そして、吐出ユニット３、４の一方がステージ１４のＹ軸方向への移動経路の上側に選択的に位置して塗布液を吐出すると、その下側を通過する基板Ｗの表面にＹ軸方向に延びる直線状のパターン（フィンガー電極・バス電極）が形成される。

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。なお、光硬化性の塗布液を用いる理由は、基板Ｗに塗布液を吐出してパターンを形成した後に、このパターンに光を照射することで、パターンの形状を固定させるためである。

また、吐出装置１６は、ステージ１２上の基板Ｗの上側で、上述の吐出ユニット３、４を支持する第１支持機構５を備える。なお、後述するように吐出装置１６は第１支持機構５の他に第２支持機構６（図２、図３）を備えているが、図１では第２支持機構６の記載は省略されている。

第１支持機構５は、ガントリ５１と、ガントリ５１の上側に取り付けられた直動ガイド５２と、直動ガイド５２のスライドテーブル５２１に取り付けられた２つの屈曲部材５２２、５２３とを有する。ガントリ５１は、ステージ１４のＹ軸方向への移動経路をＸ軸方向から挟みつつＸ軸方向に平行に並ぶ２本の柱５１１、５１２と、これらの柱５１１、５１２に上側から架設されたＸ軸方向に平行な梁５１３とで構成されている（つまり、ガントリ５１は、ステージ１４のＹ軸方向への移動経路をＸ軸方向から跨いで配置されている）。そして、ガントリ５１の梁５１３の上面に直動ガイド５２が取り付けられている。この直動ガイド５２のスライドテーブル５２１は、直動ガイド５２のＸ軸方向の端に設けられたモーターＭ52から図示しないボールネジ機構を介して駆動力を受けて、直動ガイド５２の上側でＸ軸方向に移動自在となっている。

スライドテーブル５２１の上面には、平板を９０度に屈曲させた同一構成の２つの屈曲部材５２２、５２３（図３）がＸ軸方向に並んで、取り付けられている。そして、屈曲部材５２２を介して垂直ベース５３がスライドテーブル５２１に取り付けられるとともに、屈曲部材５２３を介して垂直ベース５４がスライドテーブル５２１取り付けられる。これら垂直ベース５３、５４はいずれも、鉛直方向に延びる平板形状を有するとともに、ＺＸ平面に平行に（換言すればＹ軸方向に直交して）に配置されている。そして、垂直ベース５３、５４それぞれは、その上部で屈曲部材５２３、５２３にねじ止めされるとともに、梁５１３のＹ軸負方向の側面側を通過して、梁５１３の下側まで延設されている。こうして、垂直ベース５３、５４は、梁５１３の片側（Ｙ軸負方向側）に配置されるとともに、Ｘ軸方向へ移動自在な状態で梁５１３によって支持されている。

そして、梁５１３の下側に突出した垂直ベース５３の下部に吐出ユニット３が取り付けられるとともに、同様にして垂直ベース５４の下部に吐出ユニット４が取り付けられる。したがって、吐出ユニット３、４は、垂直ベース５３、５４と一体的にＸ軸方向に移動自在となっている。

吐出ユニット３は、フィンガー電極を形成するために塗布液を基板Ｗに吐出するものであり、Ｚ軸方向に対してＹ軸方向に傾いて支持されている。したがって、吐出ユニット３の吐出方向は、Ｚ軸方向に対してＹ軸方向に傾いている。一方、吐出ユニット４は、バス電極を形成するために塗布液を基板Ｗに吐出するものであり、Ｚ軸方向に対して平行に支持されている。したがって、吐出ユニット４の吐出方向は、Ｚ軸負方向に平行である。なお、吐出ユニット４の支持態様については、吐出ユニット３と同様にＺ軸方向に対してＹ軸方向に傾けて支持するように適宜変更可能である。

なお、吐出ユニット３、４のそれぞれは、その下端に備えた吐出ノズル３１、４１から基板Ｗへ塗布液を吐出する。より詳しくは、各吐出ノズル３１、４１はその先端部分で開口する吐出孔から塗布液を吐出する。この際、吐出ユニット３、４は吐出ノズル３１、４１を着脱自在に具備しており、それぞれの目的に応じて必要な個数の吐出孔を具備する吐出ノズル３１、４１を取り付けてパターン形成に用いることができる。したがって、形成すべきフィンガー電極の本数と同数の吐出孔がＸ軸方向に並ぶ吐出ノズル３１を取り付けておけば、吐出ノズル３１の各吐出孔から塗布液を同時に吐出させつつ、ステージ１４をＹ軸方向に移動させることで、全てのフィンガー電極を基板Ｗに同時に形成できる。また、バス電極についても同様にして形成することができる。

より詳しくは、次のようにして各電極が基板Ｗに対して形成される。まず、吐出ユニット３、４に対してＹ軸負方向側の移動開始位置にステージ１４が位置するとともに、ステージ１４のＹ軸方向への移動経路の上側にバス用の吐出ユニット４が移動する。この状態から、ステージ１４がＹ軸正方向へ移動を開始すると、バス用の吐出ユニット４が下側を通過する基板Ｗに対して塗布液を吐出して、基板Ｗに所定数のバス電極が形成される。このバス電極の形成が完了すると、ステージ１４はＹ軸負方向へ移動して先程の移動開始位置に戻りながら、θz軸方向に９０度回転する。また、ステージ１４のこれらの動作と並行して、フィンガー用の吐出ユニット３がステージ１４のＹ軸方向への移動経路の上側に移動する。これらの動作の完了に続いて、ステージ１４がＹ軸正方向へ移動を開始すると、フィンガー用の吐出ユニット３が下側を通過する基板Ｗに対して塗布液を吐出して、基板Ｗに所定数のフィンガー電極が形成される。こうして、基板Ｗには、所定数のバス電極とこれらに直交する所定数のフィンガー電極が形成される。このように、この実施形態では、ステージ１４を移動させることで、吐出ユニット３、４をステージ４に対して相対的に移動させて、基板Ｗにパターンを形成する。

以上が図１に示したパターン形成装置１の構成および動作の概略である。ところで、上述のパターン形成装置１に用いられる吐出装置１６は、第１支持機構５の他に第２支持機構６を備える。この第２支持機構６は主として、フィンガー用の吐出ユニット３が取り付けられた垂直ベース５３を支持する機能を果たす。続いては、このような吐出装置１６の構成の詳細について、フィンガー用の吐出ユニット３とこれを支持するための構成を中心に説明する。

図２は、吐出装置の全体構成を部分的に示す斜視図である。図３は、吐出装置の全体構成を部分的に示す側面図である。図４は、吐出装置の全体構成を部分的に示す平面図である。これらの図では、バス用の吐出ユニット４が垂直ベース５４と一緒に屈曲部材５２３から取り外された状態が示されている。また、図３、図４では、他の部材に隠れる部分が破線で適宜示されている。

上述のとおり、吐出装置１６では、ガントリ５１の梁５１３の上側に直動ガイド５２が配置されており、フィンガー用の吐出ユニット３を支持する垂直ベース５３は、この直動ガイド５２のスライドテーブル５２１に屈曲部材５２２を介して取り付けられている。この屈曲部材５２２は、直角に屈曲された形状を具備しており、スライドテーブル５２１の上面にねじ止めされた水平部分５２２ａと、この水平部分のＹ軸負方向の端から鉛直下方に延設された垂直部分５２２ｂとで構成されている。この垂直部分５２２ｂのＹ軸負方向の側面は、梁５１３のＹ軸負方向の側面に対して面一もしくはＹ軸負方向側にやや突出している。

そして、屈曲部材５２２が有する垂直部分５２２ｂのＹ軸負方向の側面に、垂直ベース５３のＹ軸正方向の側面が取り付けられる。こうして、垂直ベース５３は、屈曲部材５２２および直動ガイド５２を介してＹ軸正方向側からガントリ５１（の梁５１３）によって支持される。上述の通り、この垂直ベース５３は、鉛直方向に延びる平板形状を有しており、その上部で屈曲部材５２２にねじ止めされるとともに、梁５１３のＹ軸負方向の側面側を通過して、梁５１３の下側まで延設されている。これによって、垂直ベース５３は、梁５１３の片側（Ｙ軸負方向側）に配置されるとともに、Ｘ軸方向へ移動自在な状態で梁５１３によって支持されている。

そして、垂直ベース５３の下部に吐出ユニット３が取り付けられている。この吐出ユニット３は、Ｚ軸方向に対してＹ軸正方向へその下端が傾いて取り付けられている。したがって、吐出ユニット３が塗布液を吐出する吐出方向Ｄ3は、Ｘ軸方向に直交するとともに、Ｚ軸方向に対してＹ軸正方向に角度α（０°＜α＜９０°）だけ傾いている（換言すれば、吐出方向Ｄ3はＹ軸正方向側を向いている）。

また、垂直ベース５３の中央部には、突出部材５３１が取り付けられている。この突出部材５３１は平板を直角に屈曲させたものであり、突出部材５３１の屈曲部分から一方が垂直ベース５３のＹ軸負方向の側面にねじ止めされるとともに、突出部材５３１の屈曲部分から他方が垂直ベース５３のＹ軸負方向の側面から突出している。このようにして、垂直ベース５３の側面からＹ軸負方向に突出した突出部材５３１には、棒状の相対固定部材５５の一端が取り付けられている。そして、この相対固定部材５５を介して垂直ベース５３が第２支持機構６により支持される。

第２支持機構６は、Ｙ軸方向において垂直ベース５３に対して第１支持機構５の反対側に設けられている。第２支持機構６は、ガントリ６１と、ガントリ６１の側面に取り付けられた直動ガイド６２と、直動ガイド６２のスライドテーブル６２１に取り付けられた突出部材６３１とを有する。ガントリ６１は、Ｘ軸方向に平行に並ぶ２本の柱６１１、６１２と、これらの柱６１１、６１２に上側から架設されたＸ軸方向に平行な梁６１３と、柱６１１、６１２の間で梁６１３を支える柱６１４で構成されている。なお、ガントリ６１はガントリ５１よりも背が高く、梁６１３は梁５１３よりも高い位置に支持されている。そして、梁６１３のＹ軸正方向の側面に直動ガイド６２が取り付けられている。この直動ガイド６２のスライドテーブル６２１の移動方向は、直動ガイド５２のスライドテーブル５２１の移動方向と平行であり、スライドテーブル６２１はＸ軸方向に移動自在である。

スライドテーブル６２１の表面（Ｙ軸正方向を向く面）には、突出部材６３１が取り付けられている。この突出部材６３１は平板を直角に屈曲させたものであり、突出部材６３１の屈曲部分から一方がスライドテーブル６２１の表面にねじ止めされるとともに、突出部材６３１の屈曲部分から他方がスライドテーブル６２１の表面から突出している。このようにして、スライドテーブル６２１の表面からＹ軸正方向に突出した突出部材６３１に、上述の相対固定部材５５の他端が取り付けられている。こうして、第２支持機構６は、垂直ベース５３を支持する梁５１３の反対側から、相対固定部材５５を介して垂直ベース５３を支持する。しかも、第２支持機構６は、直動ガイド６２を介して相対固定部材５５を支持しており、すなわち、垂直ベース５３の移動に伴ってＸ軸方向に移動自在に相対固定部材５５を支持している。

この際、上述のとおり、梁６１３は梁５１３よりも高い位置に支持されているため、相対固定部材５５は、Ｚ軸方向に対してＹ軸方向にその下端が傾いて支持されている（すなわち、相対固定部材５５は、その下端がその上端よりＹ軸正方向に位置するように傾いて支持されている。これによって、相対固定部材５５は、吐出ユニット３の吐出方向Ｄ3と平行となっている。なお、相対固定部材５５は、Ｘ軸方向に対しては直交している。

このように、垂直ベース５３および相対固定部材５５をＸ軸方向に移動自在に支持した構成では、これらのスムーズな移動を実現するために、梁５１３、６１３を平行に保った状態で、ガントリ５１、６１を互いに位置決めすることが好適となる。そこで、Ｘ軸方向の両端それぞれには、Ｙ軸方向に平行な棒状の連結部材７１、７２が設けられており、各連結部材７１、７２によってガントリ５１、６１が相互に連結されて位置決めされる。具体的には、連結部材７１、７２の一端がガントリ５１の梁５１３にねじ止めされるとともに、連結部材７１、７２の他端がガントリ６１の柱６１１、６１２にねじ止めされる。また、連結部材７１、７２を梁５１３、柱６１１、６１２にねじ止めする位置はＹ軸方向に調整可能である。したがって、このねじ止めの位置を調整することで、梁５１３、６１３を平行に調整することが可能となっている。

以上が吐出装置１６の全体構成の概略である。続いて、吐出装置１６が備える吐出ユニット３とその周囲の構成の詳細について説明する。図５は、フィンガー用の吐出ユニットとその周りの構成を部分的に示す斜視図である。図６は、フィンガー用の吐出ユニットとその周りの構成を部分的に示す側面図である。図７は、フィンガー用の吐出ユニットとその周りの構成の部分断面図であり、断面にはハッチングが施されている。図８は、フィンガー用の吐出ユニットとその周りの構成の部分断面図であり、断面にはハッチングが施されているとともに、他の部材で隠れる部分が破線で示されている。

垂直ベース５３の下部には、Ｙ軸方向に貫通する略長方形状の貫通孔５３２が設けられている。また、垂直ベース５３のＹ軸正方向の側面において、貫通孔５３２のＸ軸方向の両側（両横）それぞれには、サイドプレート８１が設けられている。これらサイドプレート８１は、Ｚ軸方向に平行な平板形状を有しており、垂直ベース５３のＹ軸正方向の側面からＹ軸正方向に延設されている。そして、Ｙ軸正方向側から貫通孔５３２に対向する平板状の微調ステージベース８２が、これら２つのサイドプレート８１に架設されて取り付けられている。こうして、微調ステージベース８２が、垂直ベース５３に対してＹ軸正方向に間隔を空けて、垂直ベース５３の貫通孔５３２に対向する。

そして、微調ステージ９が、貫通孔５３２を介してこの垂直ベース５３と微調ステージベース８２の間に挿入されて、微調ステージベース８２に取り付けられている。この実施形態は、このように微調ステージ９を配置することで、微調ステージ９の重心を垂直ベース５３のＹ軸正方向側に位置させている。この微調ステージ９は、テーブル９１と、このテーブル９１をＺ軸方向に昇降させるとともにＹ軸方向を中心とする回転方向θy（図７）へ回転させる駆動機構９２とを有する。そして、駆動機構９２が微調ステージベース８２に取り付けられる一方、テーブル９１は、垂直ベース５３のＹ軸負方向の側面よりＹ軸負方向に表面を若干突出させて配置されている。そして、貫通孔５３２を介してＹ軸負方向に突出するテーブル９１のこの表面にＬ字プレート８３が取り付けられている。

このＬ字プレート８３は、テーブル９１の表面に取り付けられる取付部分８３ａと、取付部分８３ａのＸ軸負方向の端からＹ軸負方向へと延設された延設部分８３ｂとを有している。そして、この延設部分８３ｂのＸ軸正方向の側面には、直方体形状の吐出ユニットベース８４が取り付けられている。さらに、この吐出ユニットベース８４の上面にモーターＭ3が取り付けられるとともに、吐出ユニットベース８４のＸ軸正方向の側面に吐出ユニット３が取り付けられている。つまり、吐出ユニット３は、垂直ベース５３のＹ軸負方向側で、Ｌ字プレート８３および吐出ユニットベース８４を介して微調ステージ９により支持されている。この実施形態は、このように吐出ユニット３を配置することで、吐出ユニット３の重心を垂直ベース５３のＹ軸負方向側に位置させている。

吐出ユニット３はシリンジポンプ型のものであり、円筒形状のシリンジ３２の下端部分に吐出ノズル３１を取り付けるとともに、シリンジ３２内にピストン３３を挿入した概略構成を具備する。さらに、吐出ユニット３は、シリンジ３２を吐出ユニットベース８４に固定するための固定部材３４と、吐出ユニットベース８４に内蔵されるボールねじ機構を介してモーターＭ3からの駆動力を受けてピストン３３をシリンジ３２に押し込む可動部材３５とを備える。したがって、モーターＭ3を動作させることで、シリンジ３２内の塗布液を吐出ノズル３１から吐出することができる。そして、既に上述したとおりであるが、吐出ユニット３は、Ｚ軸方向に対してＹ軸方向へ傾いて取り付けられており、吐出ユニット３が塗布液を吐出する吐出方向Ｄ3は、Ｚ軸方向に対してＹ軸正方向に角度αだけ傾いている（換言すれば、吐出方向Ｄ3はＹ軸正方向側を向いている）。

なお、上述のような構成では、微調ステージ９がそのテーブル９１をθy軸方向に回転させることで、吐出ユニット３も回転し、その結果、吐出ノズル３１がテーブル９１の回転軸Ａx（図７）を中心とする円弧軌道を移動する。この際、鉛直方向から見て、吐出ノズル３１の円弧軌道の最下点が回転軸Ａx上に一致するとともに、基板Ｗより所定高さの位置にくるように、吐出ノズル３１の位置は調整されている。これは、吐出ノズル３１をθy軸方向に回転させた際に、吐出ノズル３１が基板Ｗに接触することを防止するためである。

以上のように、この実施形態では、吐出ユニット３および微調ステージ９は、サイドプレート８１および微調ステージベース８２で構成される取付部材によって、垂直ベース５３に取り付けられている。そして、図７、図８等に示すように、この取付部材８１、８２は、微調ステージ９の少なくとも一部を垂直ベース５３に対して水平方向（Ｙ軸方向）の一方側（正方向側）に位置させるとともに吐出ユニット３の少なくとも一部を垂直ベース５３に対して水平方向（Ｙ軸方向）の他方側（負方向側）に位置させた状態で、微調ステージ９および吐出ユニット３を垂直ベース５３に取り付けるものである。したがって、微調ステージ９の少なくとも一部は垂直ベース５３に対して水平方向（Ｙ軸方向）の一方側（正方向側）に位置するとともに、吐出ユニット３の少なくとも一部は垂直ベース５３に対して水平方向（Ｙ軸方向）の他方側（負方向側）に位置する。その結果、微調ステージ９および吐出ユニット３の重量が垂直ベース５３の水平方向（Ｙ軸方向）の両側に分散するため、垂直ベース５３に働く曲げモーメントの大きさを抑えて、垂直ベース５３の撓みを抑制することが可能となっている。

また、この実施形態では、取付部材８１、８２を構成するサイドプレート８１は、貫通孔５３２の横側から延設されており、鉛直方向（Ｚ軸方向）に平行な形状を有している。このように、取付部材８１、８２を構成するサイドプレート８１を鉛直方向に平行な形状を有するように構成することで、取付部材８１、８２の剛性を高めることができ、吐出ユニット３および微調ステージ９を強固に支持することができる。

しかも、この実施形態では、サイドプレート８１は、貫通孔５３２の両横それぞれから延設されて２つ設けられており、微調ステージベース８２対向部は、２つのサイドプレート８１に架設されて取り付けられている。このように、２つのサイドプレート８１を設けることで、取付部材８１、８２の剛性をさらに高めて、吐出ユニット３および微調ステージ９をより強固に支持することができる。

ところで、この実施形態は、下端に有する吐出ノズル３１から塗布液を吐出する吐出ユニット３を垂直ベース５３で支持するとともに、この垂直ベース５３の上部を梁５１３で支持する。このような構成では、例えば何かしらの強い外力が吐出ユニット３に加わると、この吐出ユニット３を支持する垂直ベース５３が弾性的に撓んだ後、吐出ユニット３が垂直ベース５３の上部を中心とする円弧上を振動し、この振動に伴って、吐出ユニット３の下端の吐出ノズル３１が鉛直方向に上下する場合がある。このような場合、吐出ノズル３１が垂直ベース５３の直下位置から大きく離れていると、吐出ノズル３１の下側への振れ量が大きくなり、その結果、吐出ノズル３１が基板Ｗに接触して破損してしまうおそれがある。これに対して、この実施形態では、吐出ユニット３は、水平方向（Ｙ軸方向）の一方側（正方向側）にその下端（吐出ノズル３１の取付位置）を傾けて支持されている。このような構成では、吐出ユニット３の下端の吐出ノズル３１を垂直ベース５３の下方近くに位置させることができる。その結果、吐出ノズル３１が塗布液の吐出対象物（基板Ｗ）に接触して破損してしまうといった問題を抑制することができる。

このように、この実施形態では、吐出装置１６が本発明の「吐出装置」に相当し、ステージ１４が本発明の「支持手段」に相当し、パターン形成装置１が本発明の「パターン形成装置」に相当し、梁５１３が本発明の「支持フレーム」に相当し、垂直ベース５３が本発明の「ベース部材」に相当し、吐出ユニット３が本発明の「吐出ヘッド」に相当し、微調ステージ９が本発明の「位置調整機構」に相当し、サイドプレート８１および微調ステージベース８２が協働して本発明の「取付部材」を構成し、サイドプレート８１が本発明の「延設部」に相当し、微調ステージベース８２が本発明の「対向部」に相当し、Ｙ軸方向が本発明の「水平方向」に相当し、Ｙ軸正方向側が本発明の「一方側」に相当し、Ｙ軸負方向側が本発明の「他方側」に相当する。

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、フィンガー用の吐出ユニット３の垂直ベース５３への取付態様について詳述し、バス用の吐出ユニット４の垂直ベース５４への取付態様については特に詳述しなかった。しかしながら、フィンガー用の吐出ユニット３と同様にバス用の吐出ユニット４についても、当該吐出ユニット４の位置を調整する微調ステージを設けるとともに、この微調ステージと吐出ユニット４の重量を垂直ベース５４の（Ｙ軸方向）の両側に分散させても良い。

ただし、描画時（パターン形成時）におけるバス用電極の吐出ノズル４１の位置精度はフィンガー電極ほど厳しくないため、バス用の吐出ユニット４を支持する垂直ベース５４の撓みがあまり問題とならない場合もある。したがって、このような場合は、バス用の吐出ユニット４の垂直ベース５４への取り付け態様を、フィンガー用の吐出ユニット３の垂直ベース５３への取り付け態様と同様にする必要は無い。

また、上記実施形態では、サイドプレート８１と微調ステージベース８２とで本発明の取付部材を構成していた。しかしながら、取付部材の具体的な構成態様はこれに限られない。要するに、取付部材は、微調ステージ９の少なくとも一部を垂直ベース５３に対して水平方向（Ｙ軸方向）の一方側（正方向側）に位置させるとともに吐出ユニット３の少なくとも一部を垂直ベース５３に対して水平方向（Ｙ軸方向）の他方側（負方向側）に位置させた状態で、微調ステージ９および吐出ユニット３を垂直ベース５３に取り付けるものであれば足りる。

また、梁５１３による垂直ベース５３の具体的な支持態様等についても種々の変更が適宜可能である。さらには、直動ガイド５２、６２の梁５１３、６１３への取付位置、相対固定部材５５の形状、あるいは相対固定部材５５の支持態様等についても種々の変更が適宜可能である。

また、上述ように、上述のような構成では、微調ステージ９がそのテーブル９１をθy軸方向に回転させることで、テーブル９１に取り付けられた部材（吐出ユニット３等）を回転させることができた。ただし、このような構成では、テーブル９１に取り付けられた部材の重心位置が、鉛直方向から見て回転軸Ａx上からずれていると、テーブル９１に回転力が発生して好ましくない場合がある。そこで、このような場合は、例えばＬ字プレート８３の適当な位置に重り（カウンターバランサー）を付けて、重心位置を回転軸Ａx上に一致させるように構成しても良い。

また、上記実施形態では、微調ステージ９は、Ｚ軸方向およびθy軸方向に吐出ユニット３を移動させるものであったが、微調ステージ９による移動方向はこれらに限られず、いずれか一方や、これらと異なる方向であっても良い。

また、上記実施形態では、形成すべきフィンガー電極の本数と同数の吐出孔を備えた吐出ノズル３１を取り付けておき、全てのフィンガー電極を基板Ｗに同時形成していた。しかしながら、例えば、形成すべきフィンガー電極の本数に対して１／ｎ個の吐出孔をＸ軸方向に並べた吐出ノズル３１を取り付けておき、ステージ１４を移動させつつ吐出ノズル３１から塗布液を吐出する動作をｎ回繰り返して、フィンガー電極を基板Ｗに形成しても良い。

具体的には、ｍ本のフィンガー電極を形成する場合には、次のようにすれば良い。まず、ステージ１４を移動開始位置からＹ軸正方向に移動をさせつつフィンガー用の吐出ユニット３の各吐出孔から塗布液を吐出して、（ｍ／ｎ）本のフィンガー電極を基板Ｗに形成する。続いて、ステージ１４を移動開始位置に戻すとともに、フィンガー用の吐出ユニット３をＸ軸方向に移動させる。そして、再び、ステージ１４を移動開始位置からＹ軸正方向に移動をさせつつフィンガー用の吐出ユニット３の各吐出孔から塗布液を吐出して、（ｍ／ｎ）本のフィンガー電極を基板Ｗに形成する。こうして、先に形成された（ｍ／ｎ）本のフィンガー電極に対してＸ軸方向に隣接して、新たに（ｍ／ｎ）本のフィンガー電極を形成することができる。そして、（ｍ／ｎ）本ずつフィンガー電極を形成するこのような動作をｎ回繰り返すことで、ｍ本のフィンガー電極を基板Ｗに形成することができる。なお、バス電極についても同様にして形成方法の変更が可能である。

ところで、上記実施形態では、複数（フィンガー電極の個数ｍと同数あるいは１／ｎ個）の吐出孔を備える吐出ノズル３１の各吐出孔から同時に吐出液を吐出することで、ステージ１４をＹ軸正方向に１回移動させる毎に、複数のフィンガー電極を基板Ｗに形成していた。しかしながら、例えば、吐出孔を１個のみ具備する吐出ノズル３１をＸ軸方向に複数並べて吐出ユニット３に取り付けておいて、各吐出ノズル３１から塗布液を吐出するように構成しても良い。この構成によっても、ステージ１４をＹ軸正方向に１回移動させる毎に、複数のフィンガー電極を基板Ｗに形成することができる。なお、同様の変形は、バス用の吐出ユニット４に対しても適用可能である。

また、当然のことながら、吐出孔を１個のみ具備する吐出ノズル３１を１つだけ吐出ユニット３に取り付けた構成によっても、必要な本数のフィンガー電極を基板Ｗに形成することが可能である。この場合、ステージ１４をＹ軸正方向に移動させながら吐出ノズル３１の吐出孔から塗布液を吐出する動作を、形成すべきフィンガー電極の個数だけ実行すれば良い。これについても、同様の変形をバス用の吐出ユニット４に対しても適用可能である。

また、垂直ベース５３に、Ｚ軸方向への基板までの距離を検出するレーザーセンサーを取り付けておき、この検出結果に基づいて微調ステージ９によって吐出ユニット３を昇降させて、吐出ユニット３の高さを調整するような構成を備えても良い。この際、基板Ｗの複数点からの距離を検出することが好適である。そこで、基板Ｗを支持するステージ１４をＹ軸方向に移動させつつ、垂直ベース５３に取り付けられたレーザーセンサーをＸ軸方向に移動させて、基板Ｗの複数点からの距離を検出しても良い。

また、上記実施形態では、ステージ１４をＹ軸方向に移動させつつ吐出ユニット３、４から塗布液を吐出して、基板Ｗにパターンを形成していた。しかしながら、ステージ１４を固定した状態で、吐出ユニット３、４をＹ軸方向に移動させつつ吐出ユニット３、４から塗布液を吐出することで、基板Ｗにパターンを形成するように構成しても良い。

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に適用可能であり、特に、吐出ユニットから塗布液と吐出し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。

１…パターン形成装置
１２…基台
１４…ステージ
１６…吐出装置
３…吐出ユニット
３１…吐出ノズル
４…吐出ユニット
５…第１支持機構
５１…ガントリ
５１３…梁
５２…直動ガイド
５３…垂直ベース
５３２…貫通孔
５４…垂直ベース
５５…相対固定部材
６１…ガントリ
６１３…梁
８１…サイドプレート
８２…微調ステージベース
８３…Ｌ字プレート
９…微調ステージ
Ｄ3…吐出方向
Ｗ…基板

Claims (8)

1. 支持フレームと、
   前記支持フレームにより支持されて前記支持フレームから鉛直方向に延びるベース部材と、
   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吐出ヘッドと、
   前記吐出ヘッドを支持しつつ前記吐出ヘッドの位置を調整する位置調整機構と、
   前記位置調整機構の少なくとも一部を前記ベース部材に対して水平方向の一方側に位置させるとともに前記吐出ヘッドの少なくとも一部を前記ベース部材に対して前記水平方向の他方側に位置させた状態で、前記位置調整機構および前記吐出ヘッドを前記ベース部材に取り付ける取付部材と
   を備えたことを特徴とする吐出装置。
2. 前記ベース部材には、前記水平方向に貫通する貫通孔が開口しており、
   前記取付部材は、前記貫通孔の周りから前記水平方向の前記一方側に延設された延設部と、前記水平方向の前記一方側で前記貫通孔に対向して前記延設部に取り付けられた対向部とで構成され、
   前記位置調整機構は、前記ベース部材と前記対向部の間に挿入されて前記対向部に取り付けられるとともに、少なくとも一部が前記ベース部材に対して前記水平方向の前記他方側にある前記吐出ヘッドを前記貫通孔を介して支持する請求項１に記載の吐出装置。
3. 前記延設部は、前記貫通孔の横側から延設されており、前記鉛直方向に平行な形状を有する請求項２に記載の吐出装置。
4. 前記延設部は、前記貫通孔の両横それぞれから延設されて２つ設けられており、前記対向部は、２つの前記延設部に架設されて取り付けられている請求項３に記載の吐出装置。
5. 前記吐出ヘッドは、下端に有する吐出ノズルから前記塗布液を吐出する請求項１ないし４のいずれか一項に記載の吐出装置において、前記吐出ヘッドは、前記水平方向の前記一方側にその下端を傾けて支持されている吐出装置。
6. 前記位置調整機構は、前記鉛直方向へ前記吐出ヘッドを動かして、前記吐出ヘッドの位置を調整する請求項１ないし５のいずれか一項に記載の吐出装置。
7. 前記位置調整機構は、前記水平方向に平行な軸を中心とする回転方向に前記吐出ヘッドを動かして、前記吐出ヘッドの位置を調整する請求項１ないし６のいずれか一項に記載の吐出装置。
8. 基板を支持する支持手段と、
   請求項１ないし７のいずれか一項に記載の吐出装置と
   を備え、
   前記吐出装置が備える前記吐出ヘッドを前記支持手段に対して相対的に移動させながら、前記吐出ヘッドから前記基板に塗布液を吐出して、前記基板にパターンを形成することを特徴とするパターン形成装置。

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