JP2015015292A - Wiring formation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板上に配線パターンを形成する配線形成装置に関する。特に、太陽電池素子における電極パターンの形成において好適な配線形成装置に関する。 The present invention relates to a wiring forming apparatus for forming a wiring pattern on a substrate. In particular, the present invention relates to a wiring forming apparatus suitable for forming an electrode pattern in a solar cell element.
特開2005−353851号公報(特許文献1)には、基板上に配線パターンを形成した素子の一例として、p型とn型の半導体層を接合してなる半導体基板の一対の基板面に、受光面電極(おもて面電極)、裏面電極を形成した片面受光型の太陽電池素子が記載されている。加えて、特許文献1には、これら電極パターンの基板面に対する形成方法として、スクリーン印刷法が用いられていることが記載されている。
In JP-A-2005-353851 (Patent Document 1), as an example of an element in which a wiring pattern is formed on a substrate, a pair of substrate surfaces of a semiconductor substrate formed by bonding a p-type and an n-type semiconductor layer are provided. A single-sided light receiving solar cell element in which a light receiving surface electrode (front surface electrode) and a back surface electrode are formed is described. In addition,
また、特開2011−198982号公報(特許文献2)には、太陽電池素子における電極パターンの形成方法として、ノズルからパターン材料(配線材料)を含むペースト状の塗布液(電極材料)を連続的に吐出して、基板面に電極パターンを描画する方法が記載されている。加えて、特許文献2には、特にフィンガー電極と称される多数本の細い電極を基板上に形成する場合は、基板との相対移動方向と交差する方向に向かって液溜め空間に連通した複数の吐出口が配列されているノズルを用い、各吐出口から電極材料を一斉に吐出することによって、ノズルと基板との間の1回の相対移動で、基板面に相対移動方向に沿って延びる多数本の細い電極を一括形成する方法が記載されている。
Japanese Patent Laid-Open No. 2011-198982 (Patent Document 2) discloses, as a method for forming an electrode pattern in a solar cell element, a paste-like coating liquid (electrode material) containing a pattern material (wiring material) from a nozzle continuously. And a method of drawing an electrode pattern on a substrate surface. In addition, in
ところで、特許文献1に記載されているような太陽電池素子では、電極パターンを形成する半導体基板には、例えばシリコンウェハーのようなリジッドな薄板基板が利用される。そのため、電極パターンの半導体基板に対するスクリーン印刷中に、そのスキージの印圧によって半導体基板が割れることがあり、太陽電池素子の製造では、歩留まり低下の要因となっている。また、電極パターンが模られているスクリーン印刷版は、定期的に洗浄・交換する必要があり、コスト上昇の要因となっている。
By the way, in the solar cell element described in
これに対して、特許文献2に記載されている太陽電池素子における電極パターンの形成方法では、基板面に対しノズルを非接触状態にして電極パターンを形成できるので、スクリーン印刷法の場合のような基板割れは生じない。また、スクリーン印刷版のような消耗品の洗浄・交換に起因するコストも抑えられる。
On the other hand, in the method for forming an electrode pattern in a solar cell element described in
しかし、その一方で、特許文献2に記載されている電極パターンの形成方法では、各吐出口からの電極材料の吐出制御はノズル単位の一括制御となるため、基板上に同時に形成される全てのフィンガー電極の配線パターンの長さは、ノズルと基板との間の相対移動量に対応して同一となる。
However, on the other hand, in the electrode pattern forming method described in
また、太陽電池素子の半導体基板の作製には、シリコン・インゴットを薄くスライスしたウェハーが利用される。その際、ウェハーの形状は、多結晶のシリコンウェハーを用いる場合は四角形にできるが、単結晶のシリコンウェハーを用いる場合は、ウェハーを切り出すシリコン・インゴットの製造上から、円形のウェハーになる。そこで、円形のウェハーからできるだけ面積の大きな基板を切り取りながら、太陽電池素子をパネルに並べたときには無駄な隙間を可能な限り小さくするため、円形のウェハーは四角形の四隅を少しだけ切り取られた八角形の基板に加工されて利用される。 In addition, a wafer obtained by thinly slicing a silicon ingot is used for manufacturing a semiconductor substrate of a solar cell element. In this case, the shape of the wafer can be made square when a polycrystalline silicon wafer is used, but when a single crystal silicon wafer is used, the wafer becomes a circular wafer in terms of manufacturing a silicon ingot for cutting out the wafer. Therefore, in order to minimize unnecessary gaps when arranging solar cell elements on a panel while cutting a substrate with as large an area as possible from a circular wafer, the circular wafer is an octagon with a small four corners cut off. It is used after being processed into a substrate.
そのため、特許文献2に記載されている電極パターンの形成方法を用いて、このような八角形の半導体基板にフィンガー電極のパターンを形成しようとした場合、ノズルの各吐出口からの電極材料の吐出制御がノズル単位の一括制御になってしまうため、八角形の半導体基板面に過不足無くフィンガー電極を形成することができない。仮に、八角形の半導体基板面に過不足無くフィンガー電極を形成しようとすると、その四角形の四隅を切り取った辺縁部やその周辺の装置部分にも電極材料が吐出されてしまうことになる。この結果、フィンガー電極を形成するための電極材料がその反対面側の電極パターンや半導体層にも付着してしまうことがあり、短絡等の不良発生原因になりかねない。
Therefore, when the finger electrode pattern is formed on such an octagonal semiconductor substrate using the electrode pattern forming method described in
そこで、本発明は、基板の移動方向と交差する方向に沿って複数の吐出口が配列されているノズルを用い、各吐出口から電極材料を一斉に吐出することによって、ノズルと基板との間の1回の相対移動で、基板面に相対移動方向に沿って延びる多数本の細い電極を一斉に形成する配線形成装置において、上述した太陽電池素子の八角形の半導体基板のような特殊基板であっても、基板上に過不足無く配線パターンを形成することができ、不良の低減をはかれる配線形成装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention uses a nozzle in which a plurality of discharge ports are arranged along the direction intersecting the moving direction of the substrate, and discharges the electrode material from each discharge port at the same time. In a wiring forming apparatus that simultaneously forms a plurality of thin electrodes extending along the relative movement direction on the substrate surface by one relative movement of the above, a special substrate such as the octagonal semiconductor substrate of the solar cell element described above is used. Even if it exists, it aims at providing the wiring formation apparatus which can form a wiring pattern without excess and deficiency on a board | substrate, and can aim at reduction of a defect.
この場合、特殊基板としては、八角形の基板に限らず、ノズルと基板との間の相対移動に係り、その相対移動方向と交差するとともに、ノズルに形成された複数の吐出口の配列方向とも交差する辺縁部を有する基板や、ノズルに形成された複数の吐出口を同時に通過できず、ノズルと基板との間の相対移動方向にも沿わない辺縁部を有する基板が該当する。 In this case, the special substrate is not limited to an octagonal substrate, and is related to the relative movement between the nozzle and the substrate, intersects with the relative movement direction, and the arrangement direction of the plurality of discharge ports formed in the nozzle. Substrates having intersecting edge portions and substrates having edge portions that cannot pass through a plurality of discharge ports formed in the nozzle at the same time and do not follow the relative movement direction between the nozzle and the substrate are applicable.
上記課題を解決するために本発明では、配線形成装置を、基板が載置される基板載置台と、該基板載置台に載置された基板の基板面に対して配線材料を含む塗布液を吐出する塗布ノズルと、該塗布ノズルと前記基板載置台のいずれか一方を他方に対して相対移動させる相対移動機構を備え、前記塗布ノズルは、前記相対移動機構による相対移動方向と交差する方向に沿って配列された複数の吐出口と、各吐出口より塗布液の吐出を個別に制御するために各吐出口対応に設けられた複数のピストンと、各ピストンの駆動を個別制御するピストン制御機構とを有し、前記各ピストンは、前記基板載置台に載置された基板が、前記相対移動機構による相対移動によって前記塗布ノズルの下方を通過する動作に同期して、所望の配線パターンに合わせて前記ピストン制御機構によって個別に駆動制御されるように構成した。 In order to solve the above problems, in the present invention, a wiring forming apparatus includes a substrate mounting table on which a substrate is mounted, and a coating liquid containing a wiring material on the substrate surface of the substrate mounted on the substrate mounting table. A coating nozzle that discharges, and a relative movement mechanism that relatively moves one of the coating nozzle and the substrate mounting table with respect to the other, the coating nozzle in a direction that intersects a relative movement direction of the relative movement mechanism A plurality of discharge ports arranged along with each other, a plurality of pistons provided for each discharge port in order to individually control the discharge of the coating liquid from each discharge port, and a piston control mechanism for individually controlling the drive of each piston The pistons are aligned with a desired wiring pattern in synchronization with an operation in which the substrate placed on the substrate placement table passes below the coating nozzle by relative movement by the relative movement mechanism. And adapted to be individually driven and controlled by the piston control mechanism.
また、上記課題を解決するために本発明では、前記配線形成装置において、前記ピストン制御機構は、加圧して供給されたピストン駆動媒体を貯留して、各ピストン駆動室へピストン駆動媒体を送り出す流路が接続されたピストン駆動媒体室と、該ピストン駆動媒体室内に設置されて、その外周部に塗布する配線パターンに合わせた形状のピストン制御パターンが形成されたピストン制御ロッドと、前記ピストン制御ロッドを回転駆動するピストン制御ロッド駆動モータとを有し、前記基板載置台の移動と同期して、前記ピストン制御ロッドを回転制御して、前記ピストン制御パターンが前記ピストン駆動媒体室の各流路の開口部を個別に開閉制御することによって、前記ピストンの個別駆動制御を行うように構成した。 In order to solve the above problem, in the present invention, in the wiring forming device, the piston control mechanism stores the piston drive medium supplied under pressure and sends the piston drive medium to each piston drive chamber. A piston drive medium chamber to which a path is connected; a piston control rod which is installed in the piston drive medium chamber and has a piston control pattern formed in accordance with a wiring pattern applied to the outer periphery thereof; and the piston control rod A piston control rod drive motor that rotationally drives the piston control rod in synchronization with the movement of the substrate mounting table, so that the piston control pattern is rotated in each flow path of the piston drive medium chamber. The individual drive control of the piston is performed by individually controlling opening and closing of the opening.
また、上記課題を解決するために本発明では、前記配線形成装置において、前記ピストン制御ロッドは、円筒状の本体とその外周面にピストン制御パターンが取り付けられた回転体であり、その回転軸を塗布ノズルの長手方向(Y軸方向)に合わせて両端が塗布ノズル内の軸受け部に支持されて、ピストン駆動媒体室内に設置されており、前記ピストン制御パターンは、前記ピストン制御ロッドの外周表面に半径方向の厚さが一定に形成され、前記ピストン制御パターンの外周表面は前記ピストン駆動媒体室の底部に形成されたピストン駆動室への流路の開口部と接触、或いは、僅かに間隔を保持するように構成した。 Further, in order to solve the above problems, in the present invention, in the wiring forming device, the piston control rod is a rotating body having a cylindrical main body and a piston control pattern attached to an outer peripheral surface thereof, and the rotating shaft is Both ends of the coating nozzle are supported by bearings in the coating nozzle in the longitudinal direction (Y-axis direction) and installed in the piston drive medium chamber. The piston control pattern is formed on the outer peripheral surface of the piston control rod. The thickness in the radial direction is constant, and the outer peripheral surface of the piston control pattern is in contact with the opening of the flow path to the piston driving chamber formed at the bottom of the piston driving medium chamber, or slightly spaced. Configured to do.
また、上記課題を解決するために本発明では、前記配線形成装置において、前記ピストン駆動室内のピストンの下部には、基板面への塗布前に予め各ピストン駆動室に対応して設けられた材料導入路を経由して配線材料を含む塗布液を充填しておき、基板面への塗布開始後には前記ピストン駆動媒体室の各流路の開口部を前記ピストン制御パターンが塞がない間は、前記ピストン駆動媒体が前記ピストン駆動室のピストンを押し下げて各吐出口より塗布液の吐出を個別に制御するように構成した。 Further, in order to solve the above problems, in the present invention, in the wiring forming device, a material provided in advance in the lower part of the piston in the piston driving chamber in correspondence with each piston driving chamber before application to the substrate surface. While filling the coating liquid containing the wiring material via the introduction path, and after the start of coating on the substrate surface, while the piston control pattern does not block the opening of each flow path of the piston drive medium chamber, The piston drive medium pushes down the piston in the piston drive chamber, and discharge of the coating liquid is individually controlled from each discharge port.
本発明によれば、ノズルと基板との間の相対移動に係り、その相対移動方向と交差するとともに、ノズルに形成された複数の吐出口の配列方向とも交差する辺縁部を有する基板や、ノズルに形成された複数の吐出口を同時に通過できず、ノズルと基板との間の相対移動方向にも沿わない辺縁部を有する基板に対しても、基板上に過不足無く配線パターンを形成することができ、不良の低減をはかることができる。
上述した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, the relative movement between the nozzle and the substrate, the substrate having an edge that intersects the relative movement direction and also intersects the arrangement direction of a plurality of discharge ports formed in the nozzle, A wiring pattern can be formed on the substrate without excess or deficiency even on a substrate that cannot pass through the multiple ejection openings formed in the nozzle at the same time and has a peripheral portion that does not follow the relative movement direction between the nozzle and the substrate. It is possible to reduce defects.
Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.
以下、本発明に係る配線形成装置の実施の形態について、図面を基に説明する。なお、説明に当たっては、太陽電池素子の製造において、半導体基板の基板面にフィンガー電極を形成する用途に本実施形態の配線形成装置を適用する例を説明するが、太陽電池素子の製造に限らず、基板面に所定方向に沿って延びる多数本の配線パターンを一斉に形成する用途に、本発明の配線形成装置は有効に適用できる。 Embodiments of a wiring forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description, in the manufacture of solar cell elements, an example in which the wiring forming apparatus according to the present embodiment is applied to the use of forming finger electrodes on the substrate surface of a semiconductor substrate will be described. However, the present invention is not limited to the manufacture of solar cell elements. The wiring forming apparatus of the present invention can be effectively applied to the use of simultaneously forming a large number of wiring patterns extending along a predetermined direction on the substrate surface.
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る配線形成装置100の概略平面構成図である。
図2は、図1に示した配線形成装置100を、Y軸正方向に正面から見た図である。
図1、2に示すように、本実施の形態に係る配線形成装置100は、複数の吐出口から半導体基板へ電極材料を塗布する塗布ノズル1と、ノズル昇降ステージ2と、基板搬送ステージ3と、基板載置台4と、塗布液供給系統7と、ピストン駆動媒体供給系統14と、余剰塗布液受け18と、ノズル洗浄機構19とを備える。図1、2に示す塗布液供給系統7と、ピストン駆動媒体供給系統14は模式図として表わされている。
FIG. 1 is a schematic plan configuration diagram of a
FIG. 2 is a view of the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
基板載置台4は、基板搬送ステージ3に固定され、電極材料8の塗布対象である半導体基板5が載置される。基板搬送ステージ3を移動作動させると、基板搬送ステージに固定された基板載置台4が基板搬送ステージ3の延設方向(X軸方向)に移動し、基板載置台4に載置保持された半導体基板5が搬送される構造になっている。
The substrate mounting table 4 is fixed to the
また、基板載置台4の上部に、基板搬送ステージ3による搬送方向(X軸方向)に対して垂直なY軸方向(基板搬送ステージ3の幅方向)に沿った水平面上で移動変位させる移動機構41や、基板載置台4を水平面内で回動変位させる回動機構42を備えていてもよい。移動機構41によれば、半導体基板5が塗布ノズル1下方を通過する際の、塗布ノズル1に対しての半導体基板5のY軸方向相対位置を調整することができ、回動機構42によれば、半導体基板5が塗布ノズル1下方を通過する際の、塗布ノズル1に対しての半導体基板5の相対向きを調整することができる。
Further, a moving mechanism that moves and displaces on the horizontal surface along the Y-axis direction (width direction of the substrate transfer stage 3) perpendicular to the transfer direction (X-axis direction) of the
基板搬送ステージ3の延設方向に沿った搬送区間の途中には、基板載置台4に載置保持された半導体基板5の搬送の邪魔にならないように、塗布ノズル1を支持するためのノズル支持フレーム17が基板搬送ステージ3を跨いで設置されている。
Nozzle support for supporting the
ノズル支持フレーム17には、高さ方向(Z軸方向)に延設されたノズル昇降ステージ2が設置されている。ノズル昇降ステージ2には、塗布ノズル1がその吐出口を下方に向けて取付固定されている。
The
ノズル昇降ステージ2を移動作動させると、ノズル昇降ステージ2に取付固定された塗布ノズル1がノズル昇降ステージ2の延設方向(Z軸方向)に沿って移動し、塗布ノズル1を昇降させる。ノズル昇降ステージ2は、基板搬送ステージ3によって基板載置台4に載置保持された半導体基板5が塗布ノズル1の下方を通過する際の、塗布ノズル1の吐出口と半導体基板5の表面との間の高さ方向(Z軸方向)の距離を、塗布ノズル1を昇降させて調整する。
When the nozzle lifting / lowering
余剰塗布液受け18は、半導体基板5へ電極材料8を塗布する前に、塗布ノズル1の内部へ電極材料8を充填する際に塗布ノズル1の吐出口から吐出される余剰な電極材料8を回収するものである。具体的には、例えば、上に凹の形状をしており、塗布ノズル1から吐出された電極材料8を蓄える構造とする。余剰塗布液受け18は、例えば基板載置台4と所定距離で基板搬送ステージ3に固定されている。
The surplus
ノズル洗浄機構19は、塗布ノズル1の吐出口近傍に付着した電極材料8を除去するものである。具体的には、例えば、ヘラを備え、塗布ノズル1との相対移動により吐出口近傍の電極材料8を掻き取る構造とする。または、フィルムやウエス等を用いて拭き取る構造としてもよい。ノズル洗浄機構19は、例えば余剰塗布液受け18と所定距離で基板搬送ステージ3に固定されている。
The
電極材料8は、電極材料タンク9に蓄えられ、配管7を通じて塗布ノズル1に供給される。電極材料タンク9には高圧ガス供給バルブ33、レギュレータ10、大気開放弁35を介して高圧ガスが接続され、レギュレータ10によって電極材料タンク9内の圧力を制御し、塗布ノズル1への電極材料8の供給速度を制御する。バルブ6が配管7の途中に設置され、塗布ノズル1への電極材料8の供給のON/OFF制御を行う。電極材料8としては、例えばスクリーン印刷用の銀ペーストなどが使用される。
The
なお、図1,2に示す例では、高圧ガス源からの高圧ガスによる電極材料8の圧送と、バルブ6の開閉による塗布ノズル1への電極材料8の供給を制御する構成としたが、これに限らず、シリンダポンプ、モーノポンプ、ピストンポンプ、プランジャーポンプ、ダイアフラムポンプ、レシプロポンプ等の各種液送ポンプを使用して制御することもできる。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the configuration is such that the feeding of the
ピストン駆動媒体12は、塗布ノズル1内で、吐出口ごとに電極材料8を押し出すためのピストン28を上下駆動するための媒体であり、本実施例の配線形成装置に特有の構成要素と言える。ピストン駆動媒体12は、例えば、空気、窒素等のガス、水、電極材料8に対して不溶な液体、電極材料8中に含まれる液体成分、或いはその一部が用いられる。ピストン駆動媒体12は、図4に示す通りシリンダ状のピストン駆動室30において、ピストン28とピストン駆動室内径面との隙間を通って、ピストン駆動媒体側から電極材料側へ漏出しないような適度な粘度、濡れ性を有するものが望ましい。或いは、ピストン駆動室30において、ピストン28の前記隙間を通してピストン駆動媒体側から電極材料側へ漏出して電極材料8に混入したとしても、塗布特性や太陽電池素子としての性能に悪影響を与えないものでも良い。
The piston drive medium 12 is a medium for vertically driving the
ピストン駆動媒体12は、ピストン駆動媒体タンク13に蓄えられ、配管14を通じて塗布ノズル1に供給される。ピストン駆動媒体タンク13には高圧ガス供給バルブ34、レギュレータ15、大気開放弁36を介して高圧ガスが接続され、レギュレータ15によってピストン駆動媒体タンク13内の圧力を制御し、塗布ノズル1へのピストン駆動媒体12の供給速度を制御する。バルブ11が配管14の途中に設置され、塗布ノズル1へのピストン駆動媒体12の供給のON/OFF制御を行う。
The piston drive medium 12 is stored in a piston
なお、図示の例では、高圧ガス源からの高圧ガスによるピストン駆動媒体12の圧送と、バルブ11の開閉による塗布ノズル1へのピストン駆動媒体12の供給を制御する構成としたが、これに限らず、シリンダポンプ、モーノポンプ、ピストンポンプ、プランジャーポンプ、ダイアフラムポンプ、レシプロポンプ等の各種液送ポンプを使用して制御することもできる。
In the illustrated example, the configuration is such that the pumping of the
図3は、塗布ノズル1の1つの吐出口27の中心線を通り、および電極材料塗布液供給系統の配管7の接続口24とピストン駆動媒体供給系統の配管14の接続口20を通る塗布ノズル1のM−M’断面図である。
図4は、図3に示した塗布ノズル1の断面図におけるピストン駆動室30内のピストン28近傍の拡大図である。
図5は、図3に示した切断線N-N’から見たN−N’断面図である。
FIG. 3 shows an application nozzle passing through the center line of one
FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line NN ′ as viewed from the cutting line NN ′ shown in FIG.
塗布ノズル1は、キャビティ25、材料導入路26、ピストン駆動媒体室21、ピストン制御ロッド22、ピストン28、ピストン駆動室30、吐出口27を備えている。吐出口は太陽電池素子のフィンガー配線の本数分がフィンガー配線の配線ピッチpで図5に示すように配列された吐出口導入路29の先端部に形成されている。材料導入路26、ピストン28、ピストン駆動室30は、各吐出口27に対応するように吐出口27と同数が設けられている(図4参照)。
The
電極材料8は、材料導入口24から塗布ノズル1の内部へ導入され、まずキャビティ25に溜められる。キャビティ25は各材料導入路26と連通しており、キャビティ25に溜められた電極材料8は各材料導入路26へ供給される。電極材料8は、材料導入路26を経由してピストン駆動室30におけるピストン28の下方、及び、吐出口導入路29に充填される。
The
ピストン駆動媒体12は、ピストン駆動媒体導入口20から塗布ノズル1の内部へ導入され、まずピストン駆動媒体室21内に溜められる。ピストン駆動媒体室21は塗布ノズル1の長手方向(Y軸方向)に連続した1つの貯蔵室として構成され、各ピストン駆動室30と連通しており、ピストン駆動媒体室21に溜められたピストン駆動媒体12は各ピストン駆動室30へ供給される。
The piston drive medium 12 is introduced into the
ピストン制御ロッド22は、円筒状の本体とその外周面に一部羽状のパターン23が取り付けられた回転体であり、その回転軸を塗布ノズル1の長手方向(Y軸方向)に合わせて両端が塗布ノズル1内の軸受け部(図示せず)に支持されて、ピストン駆動媒体室21内に設置されており、ピストン制御ロッド駆動モータ16によって、回転駆動される。ピストン制御ロッド22の外周表面には、半径方向の厚さが一定のピストン制御パターン23が形成されている。図6は、ピストン制御ロッド22の外周表面に形成されたピストン制御パターン23の最外周の表面を平面状に開いた展開図である。
The
ピストン駆動媒体室21の底部は、ピストン制御ロッド22の外周にピストン制御パターン23が形成された最外周の半径の円筒面で構成され、その円筒面の底部に各ピストン駆動室30への流路が接続されている。図3のM−M’断面図において、2つのピストン制御パターン23が示されているが、各ピストン制御パターンは断面領域と背後に見える領域が繋がって示されている。
ピストン制御パターン23は、図4に示すように、その外周面がピストン制御ロッド22の回転に伴ってピストン駆動媒体室21の最底部に到達した際には、ピストン駆動媒体室21からピストン駆動室30へのピストン駆動媒体12の供給を遮断するように、ピストン駆動媒体室21の内壁のピストン駆動室30への流路の開口部近傍と接触、或いは、僅かに間隔を保持するように構成されている。
The bottom of the piston drive
As shown in FIG. 4, the
図7に、配線形成装置100の制御装置50と制御系の構成図を示す。
制御装置50は、入力部51と、出力部52と、演算部53と、記憶部54と、通信部55とを備える。
記憶部54は、配線形成処理制御プログラム、およびその他のプログラムを記憶する制御プログラム記憶領域57、および各制御対象の制御パラメータを記憶する配線形成処理制御パラメータ記憶領域58を有する。
演算部53は、記憶部54の制御プログラム記憶領域57に記憶される制御プログラムをロードして、配線形成処理制御部56を実行する。
FIG. 7 shows a configuration diagram of the
The
The
The
配線形成処理制御部56の実行による制御信号は、通信部55、ローカルバス59を介して基板搬送ステージ制御装置61、ノズル昇降ステージ制御装置62、ピストン制御ロッド駆動モータ16、ピストン駆動媒体供給バルブ制御装置63、電極材料供給バルブ制御装置64、高圧ガス供給バルブ制御装置65、レギュレータ制御装置66、大気開放弁制御装置67、ノズル洗浄機構制御装置68、および吐出口キャップ制御装置69(実施例2において使用される)へ送信されて、各制御対象を制御する。
Control signals generated by the wiring formation
本実施例における配線形成装置100の配線形成処理制御部56の制御フローを、図8に示すフローチャートを用いて説明する。
A control flow of the wiring formation
本フローチャートの初期状態では、図9に示すように、ピストン28の位置はピストン駆動室30の上端に位置しているものとし、ピストン駆動室30及び吐出口導入路29は電極材料8が充填されているものとする。また、ピストン制御パターン23は、図10の展開図中に示す破線Aの位置がピストン制御室30へ連通する流路の中央位置と一致するように設定されているものとする。すなわち、ピストン駆動媒体室21内のピストン駆動媒体12がピストン駆動室30へ流れ込むのをピストン制御パターン23が塞いでいる状態である。
In the initial state of this flowchart, as shown in FIG. 9, the
ステップS10において、基板載置台4上の決められた位置に、図示していない搬送ロボットなどにより塗布対象の半導体基板5が装置外部から搬入・載置される。基板載置完了に従って、基板への塗布処理を開始する。
In step S10, the
次に、ステップS20において、ノズル昇降ステージ2を駆動して、塗布ノズル1の吐出口と半導体基板5の表面との高さ方向のギャップが塗布時の所定の値になるように設定する。
Next, in step S20, the nozzle raising / lowering
次に、ステップS30において、高圧ガス供給バルブ34を開き高圧ガスによってピストン駆動媒体タンク13を加圧し、更にバルブ11を開状態にすることによって、ピストン駆動媒体室21の内部を加圧状態にする。
Next, in step S30, the high pressure
次に、ステップS40において、基板搬送ステージ3を駆動させて半導体基板5を塗布ノズル1の下を相対動作を開始させて、電極材料塗布開始位置に同期させてピストン制御ロッド22を駆動させることによって、半導体基板5の表面に電極材料8を塗布する。このとき、ピストン駆動媒体室21からピストン制御室30へ連通する流路に対するピストン制御パターン23の位置は、図10の展開図中に示す破線Aから破線Fまで移動する。
Next, in step S40, the
初期状態である破線Aの状態では、ピストン制御室30へ連通する流路の全てがピストン制御パターン23によって遮断されているため、ピストン28は静止状態にある。(図9のピストン制御パターン23の最外周の位置に付けた点Aの位置が、図10の展開図中に示す破線Aの位置に相当する。点B、点Cの位置も同様である。)
破線Bの状態では、ピストン制御室30へ連通する流路の配列のうち中央部の流路がピストン制御パターン23による遮断から開放され、ピストン28へピストン駆動媒体室21の圧力が伝達される。伝達されたピストン駆動媒体12の圧力によってピストン28は下方へ駆動され、ピストン制御室30及び吐出口導入路29に充填された電極材料8が吐出口27から吐出される。つまり、破線Bの状態において、半導体基板5の辺縁部を除く領域の塗布始端となる。
In the initial state of the broken line A, since all the flow paths communicating with the
In the state of the broken line B, the central flow path in the arrangement of flow paths communicating with the
破線Bの状態から破線Cの状態への遷移期間において、ピストン制御室30へ連通する流路が中央から徐々に端部に向かって開放されていく。これに伴い、中央から徐々に端部に向かって塗布が開始されていく。このときの塗布開始のタイミングは、半導体基板5の辺縁部に沿って電極材料8が塗布されるように設定される。
破線Cの状態から破線Dの状態への遷移期間においては、ピストン制御室30へ連通する流路の全てが開放され、全ての吐出口から電極材料8が吐出される。
In the transition period from the state of the broken line B to the state of the broken line C, the flow path communicating with the
In the transition period from the state of the broken line C to the state of the broken line D, all of the flow paths communicating with the
破線Dの状態から破線Eの状態への遷移期間においては、ピストン制御室30へ連通する流路が端部から徐々に中央部に向かって遮断されていく。これに伴い、端部から徐々に中央部に向かって塗布が停止されていく。このときの塗布終了のタイミングは、半導体基板5の辺縁部に沿って電極材料8が塗布されるように設定される。
In the transition period from the state of the broken line D to the state of the broken line E, the flow path communicating with the
破線Eの状態においては、ピストン制御室30へ連通する流路の全てが遮断され、電極材料8の吐出が停止される。つまり、破線Eの状態において、半導体基板5の辺縁部を除く中央部領域の塗布終端となる。
In the state of the broken line E, all of the flow paths communicating with the
次に、ステップS50において、ピストン制御ロッド22の駆動を破線Fの位置で停止して、同時に高圧ガス供給バルブ34を閉めて、大気開放弁36を開放して高圧ガスによってピストン駆動媒体タンク13に加えられていた圧力を大気開放する。また、基板搬送ステージ3を駆動して余剰塗布液受け18を塗布ノズル1の位置まで移動させて停止させる。
Next, in step S50, the driving of the
次に、ステップS60において、ピストン制御ロッド22を駆動して、ピストン制御室30へ連通する流路に対するピストン制御パターン23の位置を、図10の展開図中に示す破線Gの位置へ移動させる。このとき、ピストン制御室30へ連通する流路は全てピストン駆動媒体室21と繋がった状態となる。
Next, in step S60, the
次に、ステップS70において、高圧ガス供給バルブ33を開けて高圧ガスによって電極材料タンク9を加圧し、更にバルブ6を開状態にする。これにより、電極材料8は、塗布ノズル1内のキャビティ25、各材料導入路26を経由してピストン制御室30及び吐出口導入路29へ押し込まれる。ピストン駆動媒体室21の圧力は大気開放状態にあるので、ピストン28は電極材料8の圧力によってピストン制御室30の上端まで移動し、ピストン制御室30へ電極材料8が充填される。このとき、電極材料8の圧力に対して吐出口27の圧力損失が小さい場合は、吐出口27から電極材料8が吐出されるが、吐出された電極材料は余剰塗布液受け18によって回収される。
Next, in step S70, the high pressure
次に、ステップS80において、バルブ6を閉状態にして、高圧ガス供給バルブ33を閉めて、大気開放弁35を開放して電極材料タンク9への加圧を開放する。更にバルブ11を閉状態にして、大気開放弁36を閉めて、ピストン制御ロッドを駆動して、ピストン制御室30へ連通する各流路に対するピストン制御パターン23の位置を、図9の展開図中に示す破線Aの位置へ移動させる。最後に、大気開放弁35を閉める。これにより、各バルブ及びピストン制御ロッド22は初期状態へ設定されることになる。
Next, in step S80, the
次に、ステップS90において、基板搬送ステージ3を駆動してノズル洗浄機構19を塗布ノズル1の位置まで移動させ、塗布ノズル1の吐出口付近に付着した電極材料8を除去する。
Next, in step S <b> 90, the
次に、ステップS100において、基板搬送ステージ3を駆動して基板載置台4を初期状態である基板搬入位置まで移動させる。
最後に、ステップS11において、図示していない搬送ロボットなどにより電極材料8が塗布された半導体基板5が装置外部へ、次工程の乾燥・焼成工程へ搬出される。
なお、本実施例では、基板搬出をフローの最後に行ったが、ステップS40以降であればどのタイミングで行っても良い。
Next, in step S100, the
Finally, in step S11, the
In the present embodiment, the substrate is carried out at the end of the flow, but may be performed at any timing as long as it is after step S40.
また、ステップS70における電極材料8の充填において、電極材料8の圧力に対して吐出口27の圧力損失が十分に高く、吐出口27から電極材料8が吐出されない場合は、余剰塗布液受け18及びステップS50における余剰塗布液受け位置移動を省略してもよい。
In addition, when the
また、吐出口27における電極材料8の液切れ性が良く、吐出口27近傍に電極材料8が残らない、或いは、残ったとしても次回の吐出へ影響を及ぼさない程度であれば、ノズル洗浄機構19及びステップS90を省略してもよい。
Further, if the
以上、本実施例の配線形成装置によれば、四角形の四隅を切り取った八角形形状の半導体基板5であっても、過不足無くフィンガー配線を一括して形成することができる。
As described above, according to the wiring forming apparatus of the present embodiment, even if the
本実施例では、実施例1で説明した配線形成装置100において、塗布ノズル1への電極材料充填時の余剰吐出を削減できる配線形成装置120の例を説明する。
図11は、本発明の第2の実施の形態に係る配線形成装置120の概略平面構成図である。
図12は、図11に示した配線形成装置120を、Y軸正方向に正面から見た図である。
In the present embodiment, an example of the
FIG. 11 is a schematic plan configuration diagram of a
12 is a view of the
なお、実施例2における配線形成装置120において、塗布ノズル1の内部構造は図3〜図6に示した実施例1のものと同一であるので、説明を省略する。本実施例における配線形成装置120は、塗布ノズル1と、ノズル昇降ステージ2と、基板搬送ステージ3と、基板載置台4と、塗布液供給系統7と、ピストン駆動媒体供給系統14と、吐出口キャップ31と、ノズル洗浄機構19とを有する。
In addition, in the
吐出口キャップ31は、塗布ノズル1への電極材料充填時において、吐出口から電極材料8が吐出されるのを防ぐために吐出口を塞ぐものである。吐出口キャップ31の構造としては、例えば、表面がゴム、プラスチック、フィルム、ウエス等、吐出口に押し当てたときに吐出口から電極材料8が吐出されないもので構成されたものとする。
本実施例において、吐出口キャップ31以外の構成部品は実施例1と同じであるので、説明は省略する。
The
In the present embodiment, since the components other than the
図13は、本実施例における配線形成装置120の配線形成処理制御部56の制御フローを説明するフローチャートである。
初期状態及びステップS10〜S40は図8に示した実施例1の各ステップと同じであるので、説明は省略する。
FIG. 13 is a flowchart for explaining the control flow of the wiring formation
The initial state and steps S10 to S40 are the same as those in the first embodiment shown in FIG.
ステップS55において、ピストン制御ロッド22の駆動を破線Fの位置で停止して、同時に高圧ガス供給バルブ34を閉めて、大気開放弁36を開放して高圧ガスによってピストン駆動媒体タンク13に加えられていた圧力を大気開放する。また、基板搬送ステージ3を駆動して吐出口キャップ31の水平位置を塗布ノズル1の位置まで移動させて停止させる。更に、ノズル昇降ステージ2を駆動して塗布ノズル1の吐出口を吐出口キャップ31の表面に押し当てる。または、吐出口キャップ31の下部に備えたアクチュエータ(図示せず)を駆動して、吐出口キャップ31を塗布ノズル1の吐出口へ押し当てる。
In step S55, the driving of the
次に、ステップS60において、ピストン制御ロッド22を駆動して、ピストン制御室30へ連通する流路に対するピストン制御パターン23の位置を、図10の展開図中に示す破線Gの位置へ移動させる。このとき、ピストン制御室30へ連通する流路は全てピストン駆動媒体室21と繋がった状態となる。
Next, in step S60, the
次に、ステップS70において、高圧ガス供給バルブ33を開けて高圧ガスによって電極材料タンク9を加圧し、更にバルブ6を開状態にする。これにより、電極材料8は、塗布ノズル1内のキャビティ25、各材料導入路26を経由してピストン制御室30及び吐出口導入路29へ押し込まれる。ピストン駆動媒体室21の圧力は大気開放状態にあるので、ピストン28は電極材料8の圧力によってピストン制御室30の上端まで移動し、ピストン制御室30へ電極材料8が充填される。このとき、吐出口27は吐出口キャップ31によって塞がれているので、電極材料8が吐出されることはない。
Next, in step S70, the high pressure
ステップS80〜S110は図8に示した実施例1の各ステップと同じであるので、説明は省略する。
なお、本実施例では、基板搬出をフローの最後に行ったが、ステップS40以降であればどのタイミングで行っても良い。
Steps S80 to S110 are the same as the steps of the first embodiment shown in FIG.
In the present embodiment, the substrate is carried out at the end of the flow, but may be performed at any timing as long as it is after step S40.
また、吐出口27における電極材料8の液切れ性が良く、吐出口27近傍に電極材料8が残らない、或いは、残ったとしても次回の吐出へ影響を及ぼさない程度であれば、ノズル洗浄機構19及びステップS90を省略してもよい。
Further, if the
1 塗布ノズル
2 ノズル昇降ステージ
3 基板搬送ステージ
4 基板載置台
5 半導体基板
6 バルブ
7 塗布液供給系統
8 電極材料
9 電極材料タンク
10 レギュレータ
11 バルブ
12 ピストン駆動媒体
13 ピストン駆動媒体タンク
14 ピストン駆動媒体供給系統
15 レギュレータ
16 ピストン制御ロッド駆動モータ
17 ノズル支持フレーム
18 余剰塗布液受け
19 ノズル洗浄機構
20 ピストン駆動媒体導入口
21 ピストン駆動媒体室
22 ピストン制御ロッド
23 ピストン制御パターン
24 材料導入口
25 キャビティ
26 材料導入路
27 吐出口
28 ピストン
29 吐出口導入路
30 ピストン駆動室
31 吐出口キャップ
33,34 高圧ガス供給バルブ
35,36 大気開放弁
41 Y軸方向移動機構
42 基板載置台4を水平面内で回動変位させる回動機構
50 制御装置
51 入力部
52 出力部
53 演算部
54 記憶部
55 通信部
56 配線形成処理制御部
57 制御プログラム記憶領域
58 配線形成処理制御パラメータ記憶領域
59 ローカルバス
61 基板搬送ステージ制御装置
62 ノズル昇降ステージ制御装置
63 ピストン駆動媒体供給バルブ制御装置
64 電極材料供給バルブ制御装置
65 高圧ガス供給バルブ制御装置
66 レギュレータ制御装置
67 大気開放弁制御装置
68 ノズル洗浄機構制御装置
69 吐出口キャップ制御装置
100 実施例1の配線形成装置
120 実施例2の配線形成装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
該基板載置台に載置された基板の基板面に対して配線材料を含む塗布液を吐出する塗布ノズルと、
該塗布ノズルと前記基板載置台のいずれか一方を他方に対して相対移動させる相対移動機構を備え、
前記塗布ノズルは、前記相対移動機構による相対移動方向と交差する方向に沿って配列された複数の吐出口と、各吐出口より塗布液の吐出を個別に制御するために各吐出口対応に設けられた複数のピストンと、各ピストンの駆動を個別制御するピストン制御機構とを有し、
前記各ピストンは、前記基板載置台に載置された基板が、前記相対移動機構による相対移動によって前記塗布ノズルの下方を通過する動作に同期して、所望の配線パターンに合わせて前記ピストン制御機構によって個別に駆動制御されることを特徴とする配線形成装置。 A substrate mounting table on which the substrate is mounted;
A coating nozzle for discharging a coating liquid containing a wiring material to the substrate surface of the substrate placed on the substrate placing table;
A relative movement mechanism for moving either one of the coating nozzle and the substrate mounting table relative to the other;
The application nozzle is provided for each discharge port in order to individually control the discharge of the coating liquid from each discharge port and a plurality of discharge ports arranged along the direction intersecting the relative movement direction by the relative movement mechanism. A plurality of pistons, and a piston control mechanism for individually controlling the driving of each piston,
Each of the pistons is arranged in accordance with a desired wiring pattern in synchronization with an operation in which a substrate placed on the substrate placing table passes below the coating nozzle by relative movement by the relative movement mechanism. A wiring forming apparatus that is individually driven and controlled by the apparatus.
前記ピストン制御機構は、加圧して供給されたピストン駆動媒体を貯留して、各ピストン駆動室へピストン駆動媒体を送り出す流路が接続されたピストン駆動媒体室と、
該ピストン駆動媒体室内に設置されて、その外周部に塗布する配線パターンに合わせた形状のピストン制御パターンが形成されたピストン制御ロッドと、
前記ピストン制御ロッドを回転駆動するピストン制御ロッド駆動モータとを有し、
前記基板載置台の移動と同期して、前記ピストン制御ロッドを回転制御して、前記ピストン制御パターンが前記ピストン駆動媒体室の各流路の開口部を個別に開閉制御することによって、前記ピストンの個別駆動制御を行うことを特徴とする配線形成装置。 In the wiring formation apparatus according to claim 1,
The piston control mechanism stores a piston drive medium supplied by pressurization, and a piston drive medium chamber connected to a flow path for sending the piston drive medium to each piston drive chamber;
A piston control rod installed in the piston drive medium chamber and formed with a piston control pattern having a shape matching the wiring pattern applied to the outer periphery thereof;
A piston control rod drive motor that rotationally drives the piston control rod;
Synchronously with the movement of the substrate mounting table, the piston control rod is rotationally controlled, and the piston control pattern individually controls the opening and closing of each flow path of the piston drive medium chamber. A wiring forming apparatus that performs individual drive control.
前記ピストン制御ロッドは、円筒状の本体とその外周面にピストン制御パターンが取り付けられた回転体であり、その回転軸を塗布ノズルの長手方向(Y軸方向)に合わせて両端が塗布ノズル内の軸受け部に支持されて、ピストン駆動媒体室内に設置されており、
前記ピストン制御パターンは、前記ピストン制御ロッドの外周表面に半径方向の厚さが一定に形成され、前記ピストン制御パターンの外周表面は前記ピストン駆動媒体室の底部に形成されたピストン駆動室への流路の開口部と接触、或いは、僅かに間隔を保持するように構成されていることを特徴とする配線形成装置。 In the wiring formation apparatus according to claim 2,
The piston control rod is a rotating body having a cylindrical main body and a piston control pattern attached to the outer peripheral surface thereof. The rotation axis of the piston control rod is aligned with the longitudinal direction of the application nozzle (Y-axis direction). Supported by the bearing unit and installed in the piston drive medium chamber,
The piston control pattern is formed with a constant radial thickness on the outer peripheral surface of the piston control rod, and the outer peripheral surface of the piston control pattern flows to the piston drive chamber formed at the bottom of the piston drive medium chamber. A wiring forming apparatus configured to be in contact with an opening of a road or to be slightly spaced.
前記ピストン駆動室内のピストンの下部には、基板面への塗布前に予め各ピストン駆動室に対応して設けられた材料導入路を経由して配線材料を含む塗布液を充填しておき、基板面への塗布開始後には前記ピストン駆動媒体室の各流路の開口部を前記ピストン制御パターンが塞がない間は、前記ピストン駆動媒体が前記ピストン駆動室のピストンを押し下げて各吐出口より塗布液の吐出を個別に制御することを特徴とする配線形成装置。 In the wiring formation apparatus according to claim 2,
The lower part of the piston in the piston driving chamber is filled with a coating liquid containing a wiring material via a material introduction path provided corresponding to each piston driving chamber in advance before application to the substrate surface. After the start of application to the surface, while the piston control pattern does not block the opening of each flow path of the piston drive medium chamber, the piston drive medium pushes down the piston of the piston drive chamber and applies from each discharge port A wiring forming apparatus that individually controls liquid discharge.
前記吐出口とは別に前記ピストン駆動室内部へ塗布液を充填する塗布液供給経路を有し、前記基板へ塗布液を塗布する前に前記塗布液供給経路からピストン駆動室内部へ塗布液を充填することを特徴とする配線形成装置。 In the wiring formation apparatus according to claim 2 or 3,
In addition to the discharge port, it has a coating liquid supply path for filling the inside of the piston driving chamber with the coating liquid, and fills the piston driving chamber from the coating liquid supply path to the inside of the piston driving chamber before applying the coating liquid to the substrate. A wiring forming apparatus characterized by:
塗布液回収機構を有し、前記塗布液充填時に吐出口から吐出される塗布液を回収することを特徴とする配線形成装置。 In the wiring formation apparatus according to claim 6,
A wiring forming apparatus having a coating liquid recovery mechanism and recovering a coating liquid discharged from a discharge port when the coating liquid is filled.
吐出口を塞いで塗布液が吐出されるのを防ぐ吐出口キャップ機構を有し、前記塗布液充填時に前記吐出口キャップ機構によって吐出口から塗布液が吐出されるのを防ぐことを特徴とする配線形成装置。 In the wiring formation apparatus according to claim 6,
It has a discharge port cap mechanism that blocks the discharge port and prevents the coating liquid from being discharged, and prevents the coating liquid from being discharged from the discharge port by the discharge port cap mechanism when the coating liquid is filled. Wiring forming device.
前記吐出口近傍に付着した不要な塗布液を洗浄するノズル洗浄機構を有することを特徴とする配線形成装置。 In the wiring formation apparatus according to any one of claims 1 to 8,
A wiring forming apparatus comprising a nozzle cleaning mechanism for cleaning an unnecessary coating liquid adhering to the vicinity of the discharge port.
Priority Applications (1)
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JP2013139800A JP2015015292A (en) | 2013-07-03 | 2013-07-03 | Wiring formation device |
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JP2020044477A (en) * | 2018-09-18 | 2020-03-26 | 株式会社安永 | Coating applicator |
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