JP5275960B2

JP5275960B2 - パターン形成方法およびパターン形成装置

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Publication number: JP5275960B2
Application number: JP2009267018A
Authority: JP
Inventors: 雅和真田
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2029-11-25
Also published as: JP2011110459A

Description

本発明は、例えば、太陽電池素子用の基板上に配線パターンなどのパターンを塗布形成する技術に関する。

一般に、図８（ａ）に示すように太陽電池素子用の基板９の表面には出力を取り出すための表面用のバス配線９１と、このバス配線に対して直交する方向に交差するとともに互いに平行に設けられた複数のフィンガー配線９３が形成されている（例えば、特許文献１参照）。基板９は例えばシリコン基板であり、その表面にはｎ型拡散層が形成され、このｎ型拡散層の表面にバス配線９１とフィンガー配線９３が形成されている。また、バス配線９１とフィンガー配線９３を除くｎ型拡散層の表面には反射防止膜が形成されている。

図８（ｂ）に示すように基板９の裏面には裏面用のバス配線９５が形成されている。また、バス配線９５を除く基板９の裏面のほぼ全面に集電用電極９７が形成されている。

また、図９に示すように、一般に太陽電池は複数の基板９ａ，９ｂ，９ｃがリード線９９によって電気的に接続された太陽電池モジュールとして利用される。例えば、リード線９９の一方側は基板９ａの表面に形成されたバス配線９１ａに半田付けされ、リード線９９の他方側は基板９ｂの裏面に形成されたバス配線９５ｂに半田付けされて、基板９ａのバス配線９１ａと基板９ｂのバス配線９５ｂとがリード線９９によって電気的に接続される。

上述のバス配線９１、フィンガー配線９３などの各配線を形成する方法として、スクリーン印刷法を用い、基板上に導電性のペーストを印刷して配線を形成する方法が知られている。スクリーン印刷法により形成されるフィンガー配線は、例えば、その幅が１２０μｍで、その高さが２０μｍであり、その断面は扁平な凸形状である。

近年、太陽電池素子による光電変換効率を向上させるために、上記フィンガー配線９３の幅を小さくして、基板９の表面における受光面積を大きくすることが検討されている。しかしながら、フィンガー配線９３の幅を小さくすると、フィンガー配線９３の断面積が小さくなる。この結果、フィンガー配線９３の電気抵抗が大きくなり、フィンガー配線９３による集電能力が低下する。

集電能力の低下を防止するためにフィンガー配線９３を厚膜化することにより、電気抵抗の増加を抑制する方法が考えられる。換言すれば、フィンガー配線９３の幅は小さくするが、その高さを大きくして高アスペクト比の配線を形成することによりフィンガー配線９３の断面積を大きくし、電気抵抗の増加を抑制する方法が考えられる。

しかしながら、スクリーン印刷法により配線を厚膜化することは難しく、高アスペクト比のフィンガー配線９３を容易に形成することができない、という問題が発生する。

そこで、スクリーン印刷法に替えて、例えば特許文献２に記載されるような塗布方法を用いて配線を塗布形成する方法が考えられる。この塗布方法では基板上に線状に塗布液を供給するとともに、基板上に供給された塗布液に光を照射して塗布液を硬化させることによって、厚膜（高アスペクト比）の塗布パターンを形成することができる。

特開２００５‐３５３８５１号公報（例えば、図１、図２）特開２００２‐１８４３０３号公報（例えば、図３）

しかしながら、上述の塗布方法を用いて基板９上にバス配線９１を形成した後、このバス配線９１上を交差するようにフィンガー配線９３を形成すると次のような問題が発生する。すなわち、図１０（ａ）に示すように基板９上に形成されたバス配線９１上に複数のフィンガー配線９３が積層されて形成される。この結果、バス配線９１の表面がフィンガー配線９３間の間隔に対応した凸凹形状となる。

上述のようにバス配線９１の表面が凸凹していると、リード線９９がバス配線９１の凸部の上面に半田付けられることとなる。凸部上面の幅はフィンガー配線９３の幅に対応しているため、その寸法は小さい。この結果、バス配線９１に対するリード線９９の接触面積が小さくなり、半田付けされる範囲が狭くなる。このように半田付けされる範囲が狭くなると半田付けによる接着力が弱くなり、バス配線９１に対してリード線９９が十分な強度で接続されないという問題が発生する。

本発明の目的は、上述のような点に鑑み、例えばバス配線に対して交差するフィンガー配線のような塗布パターンを形成する際に、塗布パターンを厚膜（高アスペクト比）に形成することができるとともに、その交差部における表面が凸凹になることを抑制することができるパターン形成方法およびパターン形成装置を提供することにある。

請求項１に係る発明（パターン形成方法）は、その主面に第１方向に延びる第１パターンが形成された基板を、ノズルに対して第１方向と交差する第２方向に相対移動させつつ、ノズルから基板の主面に塗布液を線状に供給して、基板上に第１パターンと交差する第２パターンを形成する塗布工程と、塗布工程において、ノズルに対して固定配置された撮像手段により、ノズルに対して相対移動する基板に形成された第１パターンを撮像する撮像工程と、を含み、塗布工程において、撮像工程により得られた少なくとも第１パターンの一部を含む画像の画像データと、撮像工程に先立って予め取得された基準画像データとの一致度合いに基づいて、ノズルからの塗布液の供給を一旦、停止した後、塗布液の供給を再び開始することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載されるパターン形成方法において、基板が太陽電池素子用の基板であり、塗布液が導電性を有する導電性のペーストであり、第１パターンがバス配線用の塗布パターンであり、第２パターンがバス配線と直交するフィンガー配線用の塗布パターンであることを特徴とする。

請求項３に係る発明（パターン形成装置）、塗布液を吐出するノズルと、その主面に第１方向に延びる第１パターンが形成された基板を、第１方向と交差する第２方向にノズルに対して相対移動させる移動手段と、ノズルに対して固定配置されるとともに、移動手段により相対移動させられる基板の主面に形成された第１パターンを撮像する撮像手段と、移動手段により第２方向に相対移動する基板の主面にノズルから塗布液を吐出し基板の主面に線状に塗布液を供給して第１パターンと交差する第２パターンを基板の主面に形成するときに、撮像手段により得られた少なくとも第１パターンの一部を含む画像の画像データと、予め保存した基準画像データとの一致度合いに基づいて、第１パターンと第２パターンの交差部にて、ノズルからの塗布液の供給を一旦、停止させた後、塗布液の供給を再び開始させる制御手段と、を備えることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載されるパターン形成装置において、基板が太陽電池素子用の基板であり、塗布液が導電性を有する導電性のペーストであり、第１パターンがバス配線用の塗布パターンであり、第２パターンがバス配線と直交するフィンガー配線用の塗布パターンであることを特徴とする。

請求項１から請求項４のいずれかに係る発明によれば、例えばバス配線に対して交差するフィンガー配線を塗布形成する際に、その塗布パターンを厚膜（高アスペクト比）に形成することができるとともに、その交差部における表面が凸凹になることを抑制することができる。

本発明の実施形態であるパターン形成装置１を模式的に示す側面図である。本発明の実施形態であるパターン形成装置１を模式的に示す正面図である。実施形態における第１塗布部および第２塗布部の構成を示す側面図（ａ）および底面図（ｂ），（ｃ）である。実施形態の電気的構成を示すブロック図である。実施形態の動作の流れを示すフロー図である。フィンガー配線塗布工程の流れを示すフロー図である。吐出を止めるときの画像（ａ）と吐出を再開するときの画像（ｂ）である。太陽電池素子用の基板の表面（ａ）および裏面（ｂ）を示す図である。複数の基板がリード線により接続されている状態を示す側面図である。交差部における比較例（ａ）および実施例（ｂ），（ｃ）の状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態であるパターン形成装置１を模式的に示す側面図であり、図２はパターン形成装置１を模式的に示す正面図である。パターン形成装置１は例えば図８に示す太陽電池用の基板９上にバス配線９１用のバス配線パターン７１およびフィンガー配線９３用のフィンガー配線パターン７３を塗布形成するものである。

基板９は、例えば、単結晶シリコンや多結晶シリコンなどからなるｐ型半導体であるシリコン基板である。また、上記バス配線９１およびフィンガー配線９３が形成される基板９の表面側にはｎ型拡散層が形成され、このｎ型拡散層上には反射防止膜が形成されている。

パターン形成装置１は、図１および図２に示すように基板載置部２０、駆動部３０、第１塗布部４０および第２塗布部５０を備える。基板載置部２０は上からステージ２１、ターンテーブル２３およびナット部２５が積層された構造を有する。ステージ２１はその上面にて基板９を水平に保持する。ターンテーブル２３はステージ２１を水平面内において９０度、回動させる。ナット部２３はターンテーブル２３の下面に固定されている。

駆動部３０は、基台３１の（＋Ｘ）側端部にブラケットを介して固定されたモータ３５を備える。モータ３５はサーボモータでありエンコーダを内蔵している。モータ３５の回転軸にはボール螺子３３が固定されている。ボール螺子３３の（−Ｘ）側端部は基台３１の（−Ｘ）側端部の上面に、Ｘ軸周りに回転自在に固定されている。ボール螺子３３は上記ナット部２５に螺合されている。一対のガイドレール３７は基台３１の上面にＸ方向に沿って延設されている。ガイドレール３７は上記ナット部２５を滑動自在に支持するとともに基板載置部２０の移動方向を規定する。

第１塗布部４０は比較的線幅の大きいバス配線用の塗布パターン（バス配線パターン７１）を基板９の主面に塗布形成するための塗布部である。なお、バス配線パターン７１が本発明の第１パターンに相当する。

第１塗布部４０は塗布液である例えば導電性のペースト７を吐出する複数の第１ノズル４７を備える。複数の第１ノズル４７はＹ方向に延びる第１ヘッド４１の下面にＹ方向に沿って列状に設けられている。第１ヘッド４１は基板載置部２０をＹ方向に沿って跨ぐように基台３１に設けられたフレーム８１の梁部の下面に取り付けられている。

第１ヘッド４１には配管４２の一方端が流路接続されている。配管４２の他方端はタンク４３に貯留されたペースト７中に配置される。配管４２の途中には流路を開閉するためのバルブ４５が介装されている。また、配管４４の一方端はタンク４３内の上部空間に対して流路接続され、その他方端は図示しない窒素ガスの供給源に流路接続されている。配管４４の途中にはタンク４３に供給する窒素ガスの圧力を調整するレギュレータ４６が介装されている。

塗布液であるペースト７は導電性を有し、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）を含む。導電性粒子は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、ペースト７として既に商品化されている導電性ペーストも使用可能であり、このような導電性ペーストには、光硬化などの硬化処理によらず溶剤の揮発のみによって固化させるタイプのものも存在する。また、ペースト７の粘度は例えば常温（２３°Ｃ）で１００Ｐａ・ｓ（パスカル秒）から１０００Ｐａ・ｓの範囲内であり比較的高粘度である。

図３（ａ），（ｂ）に示すように複数の第１ノズル４７の下端部が（＋Ｘ）方向に向かってそれぞれ傾斜するように、第１ヘッド４１の下面に複数（例えば２本）の第１ノズル４７がＹ方向に列状に設けられる。

第１ヘッド４１の内部には上記配管４２に連通するマニホールド８７が形成されている。第１ノズル４７の下端部には吐出口８５が設けられ、この吐出口８５とマニホールド８７とを連通する流路８３が第１ヘッド４１および第１ノズル４７内に形成されている。

吐出口８５のＹ方向の幅寸法は、塗布形成すべきバス配線パターン７１の幅寸法（例えば２ｍｍ）とほぼ等しく、また、２つの吐出口８５の間隔は２本のバス配線パターン７１の間隔とほぼ等しい。

第２塗布部５０は第１塗布部４０より（＋Ｘ）側に配置されている。第２塗布部５０は比較的線幅の小さいフィンガー配線用の塗布パターン（ファインがー配線パターン７３）を基板９の主面に塗布形成するための塗布部である。なお、フィンガー配線パターン７３が本発明の第２パターンに相当する。

第２塗布部５０は塗布液である例えば導電性のペースト７を吐出する複数の第２ノズル５７を備える。複数の第２ノズル５７はＹ方向に延びる第２ヘッド５１の下面にＹ方向に沿って列状に設けられている。第２ヘッド５１は基板載置部２０をＹ方向に沿って跨ぐように基台３１に設けられたフレーム８２の梁部の下面に取り付けられている。

第２ヘッド５１には配管５２の一方端が流路接続されている。配管５２の他方端はタンク５３に貯留されたペースト７中に配置される。配管５２の途中には流路を開閉するためのバルブ５５が介装されている。また、配管５４の一方端はタンク５３内の上部空間に対して流路接続され、その他方端は図示しない窒素ガスの供給源に流路接続されている。配管５４の途中にはタンク５３に供給する窒素ガスの圧力を調整するレギュレータ５６が介装されている。

図３（ａ），（ｃ）に示すように複数の第２ノズル５７の下端部が（＋Ｘ）方向に向かってそれぞれ傾斜するように、第５ヘッド５１の下面に複数（例えば１６本）の第２ノズル５７がＹ方向に列状に設けられる。

第２ヘッド５１の内部には上記配管５２に連通するマニホールド８８が形成されている。第２ノズル５７の下端部には吐出口８６が設けられ、この吐出口８６とマニホールド８８とを連通する流路８４が第２ヘッド５１および第２ノズル５７内に形成されている。

吐出口８６のＹ方向の幅寸法は、塗布形成すべきフィンガー配線パターン７３の幅寸法とほぼ等しく、例えば５０μｍであり、複数の吐出口８６の間隔は複数本のフィンガー配線パターン７３の間隔とほぼ等しい。

図２に示すように、第２塗布部５０のフレーム８２の脚部の内側にＣＣＤカメラ１１が設けられる。ＣＣＤカメラ１１は第２ノズル５７が設けられた第２ヘッド５１が取り付けられたフレーム８２に一体的に設けられているので、ＣＣＤカメラ１１は第２ノズル５７に対して固定配置されている。

ＣＣＤカメラ１１は、固体撮像素子であるＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）と、電子シャッターと、レンズなどから構成されている。ＣＣＤカメラ１１はステージ２１上に載置され、Ｘ方向に移動する基板９の主面に形成されたバス配線パターン７１（第１パターン）をその側面（−Ｙ方向側）から撮像する。

図４はパターン形成装置１の電気的構成を示すブロック図である。制御部６０はＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから構成されるコンピュータである。制御部６０はターンテーブル２３に電気的に接続され、ターンテーブル２３の回動動作を制御する。制御部６０はモータ３５に電気的に接続され、モータ３５の駆動・停止、回転数および回転方向などを制御するとともに、モータ３５からのフィードバック情報を取得する。制御部６０はバルブ４５，５５に電気的に接続され、各バルブの開閉動作を制御する。

また、制御部６０はモータ３５からのフィードバック情報に基づいて基板載置部２０のＸ方向における原点位置からの移動距離を算出して検出する。換言すれば、制御部６０はステージ２１に載置された基板９のＸ方向における位置を算出して検出する。

制御部６０はＣＣＤカメラ１１に電気的に接続され、電子シャッターを制御するとともに、撮像された画像データを取り込む。

制御部６０は画像処理部１２に電気的に接続されている。制御部６０は、ＣＣＤカメラ１１で撮像され、取り込んだ画像データを画像処理部１２に送信する。画像処理部１２は画像データを２値化処理して２値画像データを生成する。また、画像処理部１２は、２値画像データの各画素値を積算して、２値画像データの濃度を算出する。そして、画像処理部１２は算出した濃度値と後述する基準画像データの濃度値である基準値とを比較して、互いの一致度合いを検出する。

画像処理部１２から上記一致度合いを受信した制御部６０は、その一致度合いに基づいて、後述するようにノズル５７からのペースト７の吐出の停止動作および開始動作を制御する。

制御部６０はモニタ１３に電気的に接続されている。制御部６０は、ＣＣＤカメラ１１で撮像され、取り込んだ画像データをモニタ１３に送信する。画像データを受信したモニタ１３は、その画面に画像データに基づく画像を表示する。

次にパターン形成装置１の動作について、図５に示すフロー図を参照して説明する。

まず、図５に示すステップＳ１０において、図１の（−Ｘ）側端部（原点位置）に配置されたステージ２１上の所定位置に図示しない搬送ロボットまたは操作者により基板９が載置され、基板が搬入される（基板搬入工程）。基板が搬入されると制御部６０はモータ３５の駆動を開始してボール螺子３３を回転駆動させる。ボール螺子３３が回転駆動されるとナット部２５が（＋Ｘ）方向に駆動されて、ステージ２１を含む基板載置部２０が（＋Ｘ）方向への移動を開始する（ステップＳ２０、ステージ移動開始工程）。

次にステップＳ３０においてバス配線パターン７１の塗布工程（第１塗布工程）が実行され、Ｘ方向に沿った互いに平行な複数（例えば２本）のバス配線パターン７１（第１パターン）が基板９の主面に塗布形成される。

より具体的に上記ステップＳ３０について説明すると、制御部６０はモータ３５から取得したフィードバック情報に基づいてステージ２１のＸ方向における位置を算出して、基板９がバス配線パターン７１の塗布開始位置に到達したことを検出したときに、制御部６０はバルブ４５を開ける。タンク４３内は配管４４を介して供給された窒素ガスにより加圧されているので、バルブ４５が開くと、タンク４３内に貯留されたペースト７が配管４２を介してタンク４３外に押し出される。

配管４２により第１ヘッド４１に送液されたペースト７は、マニホールド８７および流路８３を介して第１ノズル４７の２個の吐出口８５から基板９の進行方向における前方端側（＋Ｘ方向端側）の主面に向けてそれぞれ吐出される。そして、第１ノズル４７の２個の吐出口８５から吐出されたペースト７は、Ｘ方向に移動する基板９の主面にそれぞれ線状に供給されてＸ方向に沿うとともに互いに平行な２本のバス配線パターン７１が塗布停止位置まで形成される。

制御部６０はモータ３５から取得したフィードバック情報に基づいてステージ２１のＸ方向における位置を算出して、基板９がバス配線パターン７１の塗布停止位置に到達したことを検出したときに、制御部６０はバルブ４５を閉じて第１ノズル４７へのペースト７の送液を停止し、第１ノズル４７からのペースト７の吐出を停止する。

第１ノズル４７から基板９の主面に供給されたペースト７の断面形状は、吐出口８５から吐出された直後のペースト７の形状が維持されて、その断面寸法は例えば、幅が２ｍｍ、高さが５０μｍとなる。

ステップＳ３０が完了すると、制御部６０はターンテーブル２３によって、基板９を保持したステージ２１を９０度、回動させる。ステージ２１が９０度、回動すると基板９上に形成されたバス配線パターン７１の長手方向がＹ方向と平行になる（ステップＳ４０、ステージ９０度回動工程）。

次にステップＳ５０においてフィンガー配線パターン７３の塗布工程（第２塗布工程）が実行され、Ｘ方向に沿った互いに平行な複数（例えば１６本）のフィンガー配線パターン７３（第２パターン）が基板９上に形成された２本のバス配線パターン７１と直交関係で交差するように基板９の主面に塗布形成される。なお、この第２塗布工程が本願発明の塗布工程に相当する。

より具体的に上記ステップＳ５０について図６に示すフロー図を用いて説明する。制御部６０はモータ３５から取得したフィードバック情報に基づいてステージ２１のＸ方向における位置を算出して、基板９がフィンガー配線パターン７３の塗布開始位置に到達したことを検出したときに、制御部６０はバルブ５５を開ける。タンク５３内は配管５４を介して供給された窒素ガスにより加圧されているので、バルブ５５が開くと、タンク５３内に貯留されたペースト７が配管５２を介してタンク５３外に押し出される。

配管５２により第２ヘッド５１に送液されたペースト７は、マニホールド８８および流路８４を介して第２ノズル５７の１６個の吐出口８６から基板９の進行方向における前方端側（＋Ｘ方向端側）の主面に向けてそれぞれ吐出される（ステップＳ５１、塗布開始工程）。第２ノズル５７の１６個の吐出口８６から吐出されたペースト７は、Ｘ方向に移動する基板９の主面にそれぞれ線状に供給されてＸ方向に沿うとともに互いに平行な１６本のフィンガー配線パターン７３が塗布形成される。

第２ノズル５７から基板９の主面に供給されたペースト７の断面形状は、吐出口８６から吐出された直後のペースト７の形状が維持されて、その断面寸法を例えば幅が５０μｍ、高さが５０μｍとなるように形成することができる。従来のスクリーン印刷法を用いた場合のフィンガー配線の断面寸法は例えば幅が１２０μｍ、高さが２０μｍであり、本実施形態のパターン形成方法を用いる方が、厚膜の配線パターンを形成することができる。すなわち、本実施形態のパターン形成方法によれば、断面寸法の幅に対する高さの比を大きくすることができ、高アスペクト化を図ることができる。

ステップＳ５１の直後に、制御部６０はＣＣＤカメラ１１に撮像を開始する指示を与え、ＣＣＤカメラ１１による撮像が開始される。ＣＣＤカメラ１１により撮像された画像データは周期的に制御部６０に送信され、制御部６０に取り込まれて取得される（ステップＳ５２、画像データ取得開始の工程）。

制御部６０に取得された画像データは、画像処理部１２に送信される。画像データを受信した画像処理部１２は、画像データを２値化処理して２値画像データを生成する。また、画像処理部１２は２値画像データの各画素値を積算して、２値画像データの濃度を算出する。そして、画像処理部１２は算出した濃度と後述する基準画像データの濃度である第１基準値とを比較して、互いの一致度合いを検出し、この検出結果を制御部６０に送信する。

画像処理部１２から送信された上記検出結果である一致度合いを受信した制御部６０は、その検出結果に基づいて第２ノズル５７からのペースト７の吐出を停止する位置に基板９が到達したか否かを判断する（ステップＳ５３、吐出停止位置の判断工程）。制御部６０がペースト７の吐出を停止すると判断したとき（ＹＥＳの場合）は次のステップＳ５４に移行する。制御部６０がペースト７の吐出を停止しないと判断したとき（ＮＯの場合）には、ステップＳ５３の動作が周期的に取得された画像データに対して繰り返される。

具体的には、上述のステップＳ１０から始まるパターン形成動作に先立って、予め操作者は次の作業を行う。すなわち、操作者はＣＣＤカメラ１１により取得される画像データと、第２ノズル５７からのペースト７の吐出を停止する位置との関係を実験的に求める。例えば図７（ａ）に示すようにＣＣＤカメラ１１の視野内にバス配線パターン７１が現れたことを操作者がモニタ１３で確認したときにペースト７の吐出動作を停止すれば、吐出されたペースト７がバス配線パターン７１の移動方向の前方側面（＋Ｘ側の側面）には接触するが、バス配線パターン７１の上面にはペースト７が供給されないことを実験的に確認する。

そして、画像処理部１２に図７（ａ）に示す画像のデータを第１基準画像データとして保存する。次に画像処理部１２により第１基準画像データを２値化処理して２値画像データを生成する。また、画像処理部１２は、２値画像データの各画素値を積算して、２値画像データの濃度を算出し、この算出結果を第１基準値とする。

上述のステップＳ５２において図７（ａ）に示す画像とほぼ同じ画像を取得したときに、画像処理部１２が算出した濃度と第１基準値とがほぼ一致する。この一致度合いの検出結果を画像処理部１２から受信した制御部６０は、第２ノズル５７からのペースト７の吐出を停止する位置であると判断し（ステップＳ５３でＹＥＳの場合）、バルブ５５を閉じて第２ノズル５７へのペースト７の送液を停止して、ノズル５７からのペースト７の吐出を停止する（ステップＳ５４、吐出停止工程）。

ステップＳ５４以降においても、ＣＣＤカメラ１１による周期的な撮像動作は継続され、制御部６０を介して送信された画像データを受信した画像処理部１２は、画像データを２値化処理して２値画像データを生成する。また、画像処理部１２は、２値画像データの各画素値を積算して、２値画像データの濃度を算出する。そして、画像処理部１２は算出した濃度値と後述する第２基準値とを比較して、互いの一致度合いを検出し、この検出結果を制御部６０に送信する。

画像処理部１２から送信された上記検出結果である一致度合いを受信した制御部６０は、その検出結果に基づいて第２ノズル５７からのペースト７の吐出を開始（再開）する位置に基板９が到達したか否かを判断する（ステップＳ５５、吐出開始位置の判断工程）。制御部６０がペースト７の吐出を開始すると判断したとき（ＹＥＳの場合）は次のステップＳ５６に移行する。制御部６０がペースト７の吐出を開始しないと判断したとき（ＮＯの場合）には、ステップＳ５５の動作が、周期的に取得された画像データに対して繰り返される。

具体的には、上述のステップＳ１０から始まるパターン形成動作に先立って、予め操作者は次の作業を行う。すなわち、操作者はＣＣＤカメラ１１により取得される画像データと、第２ノズル５７からのペースト７の吐出を開始（再開）する位置との関係を実験的に求める。例えば図７（ｂ）に示すようにＣＣＤカメラ１１の視野内にバス配線パターン７１が位置することを操作者がモニタ１３で確認したときにペースト７の吐出動作を開始すれば、バス配線パターン７１の上面にはペースト７が供給されないが、吐出されたペースト７がバス配線パターン７１の移動方向の後方側面（−Ｘ側の側面）に接触することを実験的に確認する。

そして、画像処理部１２に図７（ｂ）に示す画像のデータを第２基準画像データとして保存する。次に画像処理部１２により第２基準画像データを２値化処理して２値画像データを生成する。また、画像処理部１２は、２値画像データの各画素値を積算して、２値画像データの濃度を算出し、この算出結果を濃度の第２基準値とする。

上述のステップＳ５５において図７（ｂ）に示す画像とほぼ同じ画像を取得したときに、画像処理部１２が算出した濃度値と第２基準値とがほぼ一致する。この一致度合いの検出結果を画像処理部１２から受信した制御部６０は、第２ノズル５７からのペースト７の吐出を開始する位置であると判断し（ステップＳ５５でＹＥＳの場合）、バルブ５５を開けて第２ノズル５７へのペーストの送液を開始して、第２ノズル５７からのペースト７の吐出を開始する（ステップＳ５６、吐出開始工程）。

図６のフロー図において図示を省略しているが、ステップＳ５６に続いて制御部６０は、第２ノズル５７の下方を全てのバス配線パターン７１が通過したか否かを、モータ３５から取得したフィードバック情報に基づいて算出したステージ２１のＸ方向における位置から判断する。制御部６０が第２ノズル５７の下方を全ての、例えば２本のバス配線パターン７１が通過していないと判断したときには、第２ノズル５７の下方を通過していない、例えば残りの１本のバス配線パターン７１に対して上述のステップＳ５３からステップＳ５６の動作が繰り返される。制御部６０が第２ノズル５７の下方を全ての、例えば２本のバス配線パターン７１が通過したと判断したときには次のステップＳ５７に移行する。

ステップＳ５７では、制御部６０はＣＣＤカメラ１１に撮像を停止する指示を与え、ＣＣＤカメラ１１による撮像が停止され、制御部６０による画像データの取得動作が停止する（画像データ取得停止の工程）。

ステップＳ５８において制御部６０はモータ３５から取得したフィードバック情報に基づいてステージ２１のＸ方向における位置を算出して、基板９がフィンガー配線パターン７３の塗布停止位置に到達したことを検出したときに、制御部６０はバルブ５５を閉じて第２ノズル５７へのペースト７の送液を停止し、第２ノズル５７からのペースト７の吐出を停止する。

図５に示すフロー図に戻り、ステップＳ６０においてステージ２１が図１に示す（＋Ｘ）側の端部に到達したことを制御部６０が検出すると、制御部６０はモータ３５の駆動を停止して、ステージ２１の移動を停止する（移動停止工程）。停止したステージ２１上から図示しない搬送ロボットまたは操作者が基板９を受け取り搬出する（ステップＳ７０、搬出工程）。

上述のように基板９の表面にある反射防止膜上に形成されたバス配線パターン７１およびフィンガー配線パターン７３は、後工程である焼成工程においてファイアースルー法により反射防止膜の下に形成されているｎ型拡散層に電気的に接続されることとなる。

本実施形態のパターン形成装置１を用いたパターン形成方法によれば、バス配線パターン７１の上面にはフィンガー配線パターン７３用のペースト７が供給されないので、図１０（ｂ），（ｃ）に示すように、バス配線９１上にフィンガー配線９３が形成されない。つまり、本実施形態によれば、図１０（ａ）の比較例に示すようにバス配線９１上に形成されたフィンガー配線９３によってバス配線９１の表面が凸凹することはない。この結果、図１０（ｂ），（ｃ）に示すようにバス配線９１の上面に対するリード線９９の接触面積を十分に確保できて、半田付けによる接着力が高まり、バス配線９１に対してリード線９９を十分な強度で接続することができる。

なお、上述の実施形態を以下のように変形実施しても良い。

図６に示すステップＳ５３やステップＳ５５において、画像処理部１２は、取得した画像データの濃度値と、予め求めておいた基準画像データの濃度値である第１基準値または第２基準値とを比較して互いの一致度合いを求めた。この比較方法に替えて、画像処理部１２は、取得した画像データと、予め求めておいた例えば図７（ａ），（ｂ）に示す画像の基準画像データとを、対応する画素位置において画素ごとに比較して互いの一致度合いを求めても良い。

上述の実施形態では、ＣＣＤカメラ１１の視野範囲は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、バス配線パターン７１の他に基板９の上部、第２ヘッド５１、第２ノズル５７およびペースト７を含むように設定されている。ＣＣＤカメラ１１の視野範囲は上述の実施形態の視野範囲に限定されず、例えば、駆動部３０によって移動するステージ２１上に載置された基板９上に形成されたバス配線パターン７１の一部を少なくとも含むように設定すれば良い。すなわち、ＣＣＤカメラ１１の視野範囲は、基板９の移動に伴って、少なくともバス配線パターン７１の前方側（＋Ｘ側）の端部および後方側（−Ｘ側）の端部がその視野内に入ってくるように設定すれば良い。

上述の実施形態では、バス配線パターン７１の上面にペースト７が供給されないように、ノズル５７からのペースト７の吐出を停止した後、吐出を再開したが、バス配線パターン７１の上面のＸ方向における両端等に多少のペースト７が供給されても良い。すなわち、バス配線パターン７１の上面にリード線９９を接着するための平面を確保できれば、その他の部分についてはペースト７が供給されることは許容される。

上述の実施形態では、フィンガー配線の塗布工程（ステップＳ５０）において、ＣＣＤカメラ１１による画像データの取得を開始（ステップＳ５２）するとともに、画像データの取得を停止（ステップＳ５７）しているが、パターン形成装置１が稼動中は常時、ＣＣＤカメラ１１によって画像データを取得する形態でも良い。

光硬化性を有するペーストを用い、基板９の主面に供給されたペーストに紫外線などの光を照射してペーストを硬化させる構成としても良い。光硬化性を有するペーストは、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。導電性粒子は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、光硬化性を有しない上記ペースト７を加熱するなどして硬化させる構成でも良い。

上記各実施形態においては第１塗布部４０および第２塗布部５０に対して基板９が移動する構成であるが、固定配置された基板９に対して第１塗布部４０および第２塗布部５０をＸ方向に移動させても良い。または、固定配置された基板９に対して第１塗布部４０を所定方向（例えばＸ方向）に移動させるとともに第２塗布部５０を所定方向と直交する方向（例えばＹ方向）に移動させる構成でも良い。

バス配線パターン７１とフィンガー配線パターン７３のように直交関係で交差する塗布パターンに限らず、直交（９０°）以外の角度で交差する塗布パターンの形成に本発明を適用しても良い。

フィンガー配線パターン７３と比較して、高アスペクト比に形成する必要がないバス配線パターン７１については、スクリーン印刷など他の方法を用いて形成しても良い。

フィンガー配線パターン７３を形成した後、バス配線パターン７１を形成しても良い。この場合、フィンガー配線パターン７３が本願発明の第１パターンに相当し、バス配線パターンが本願発明の第２パターンに相当することとなる。具体的には第１塗布部４０に第２ノズル５７を設け、第２塗布部５０に第１ノズル４７を設ける構成とする。また、バス配線パターン７１の形成工程において、ＣＣＤカメラ１１によってフィンガー配線パターン７１を撮像して、第１ノズル４７からのペースト７の吐出停止、吐出再開を制御する。

本発明によって形成する塗布パターンは上記バス配線パターンやフィンガー配線パターンに限定されず、例えばプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）を製造する際に基板上に形成される隔壁を塗布形成するための塗布パターンでも良い。また、基板上に接着剤であるペーストを塗布形成するための塗布パターンでも良い。

１パターン形成装置
７ペースト
９基板
１１ＣＣＤカメラ
１２画像処理部
２０基板載置部
３０駆動部
４０第１塗布部
４１第１ヘッド
４７第１ノズル
５０第２塗布部
５１第２ヘッド
５７第２ノズル
６０制御部
７１バス配線パターン
７３フィンガー配線パターン

Claims

その主面に第１方向に延びる第１パターンが形成された基板を、ノズルに対して第１方向と交差する第２方向に相対移動させつつ、ノズルから基板の主面に塗布液を線状に供給して、基板上に第１パターンと交差する第２パターンを形成する塗布工程と、
塗布工程において、ノズルに対して固定配置された撮像手段により、ノズルに対して相対移動する基板に形成された第１パターンを撮像する撮像工程と、
を含み、
塗布工程において、撮像工程により得られた少なくとも第１パターンの一部を含む画像の画像データと、撮像工程に先立って予め取得された基準画像データとの一致度合いに基づいて、ノズルからの塗布液の供給を一旦、停止した後、塗布液の供給を再び開始することを特徴とするパターン形成方法。
請求項１に記載されるパターン形成方法において、
基板が太陽電池素子用の基板であり、
塗布液が導電性を有する導電性のペーストであり、
第１パターンがバス配線用の塗布パターンであり、
第２パターンがバス配線と直交するフィンガー配線用の塗布パターンであることを特徴とするパターン形成方法。
塗布液を吐出するノズルと、
その主面に第１方向に延びる第１パターンが形成された基板を、第１方向と交差する第２方向にノズルに対して相対移動させる移動手段と、
ノズルに対して固定配置されるとともに、移動手段により相対移動させられる基板の主面に形成された第１パターンを撮像する撮像手段と、
移動手段により第２方向に相対移動する基板の主面にノズルから塗布液を吐出し基板の主面に線状に塗布液を供給して第１パターンと交差する第２パターンを基板の主面に形成するときに、撮像手段により得られた少なくとも第１パターンの一部を含む画像の画像データと、予め保存した基準画像データとの一致度合いに基づいて、第１パターンと第２パターンの交差部にて、ノズルからの塗布液の供給を一旦、停止させた後、塗布液の供給を再び開始させる制御手段と、
を備えることを特徴とするパターン形成装置。
請求項３に記載されるパターン形成装置において、
基板が太陽電池素子用の基板であり、
塗布液が導電性を有する導電性のペーストであり、
第１パターンがバス配線用の塗布パターンであり、
第２パターンがバス配線と直交するフィンガー配線用の塗布パターンであることを特徴とするパターン形成装置。