JP5395690B2

JP5395690B2 - 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: JP5395690B2
Application number: JP2010013791A
Authority: JP
Inventors: 正信岩島; 雅和真田; 考次古市
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2030-01-26
Also published as: JP2011152487A

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形成する技術に関する。

一般に、図１１（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１１（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１２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パターン形成方法を用いて配線を形成する方法が考えられる。この方法では基板上に線状に材料を供給するとともに、基板上に供給された材料に光を照射して材料を硬化させることによって、厚膜（高アスペクト比）の配線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、上述のパターン形成方法を用いて基板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１３（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パターンを形成する際に、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、第１ノズルに対して基板を第１方向に相対移動させつつ、パターンを形成するための材料を第１ノズルから基板の主面に線状に供給するとともに、前記材料の供給途中において第１ノズルからの前記材料の供給を停止する期間を設けて、第１方向に延びるとともに間隙を有する第１パターンを基板の主面に形成する第１形成工程と、第１形成工程により形成された第１パターンの基板の主面からの高さ寸法を測定する測定工程と、測定工程により測定された高さ寸法に基づいて、基板の主面に対する第２ノズルの相対的な高さ位置を調整する調整工程と、第２ノズルに対して第１方向と交差する第２方向に基板を相対移動させつつ、調整工程により調整された高さ位置にある第２ノズルから前記間隙に前記材料を線状に供給して、前記間隙において第１パターンと交差するとともに、第２方向に延びる第２パターンを形成する第２形成工程と、を含み、第１形成工程が、第２方向に沿って配列された複数の第１ノズルに対して基板を第１方向に相対移動させつつ、前記材料を複数の第１ノズルから基板の主面にそれぞれ線状に供給するとともに、前記材料の供給途中において複数の第１ノズルからの前記材料の供給をそれぞれ停止する期間を設けて、それぞれ第１方向に延びるとともに間隙を有する互いに平行な複数の第１パターンを基板の主面に形成する工程であり、前記測定工程が、第１形成工程により形成された複数の第１パターンの高さ寸法をそれぞれ測定する工程であり、前記調整工程が、第２形成工程において、測定工程により測定された複数の第１パターンのそれぞれの高さ寸法に応じて、基板の主面に対する第２ノズルの相対的な高さ位置をそれぞれ調整する工程であ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、前記測定工程が、前記隙間の近傍において第１パターンの高さを測定することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２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、前記材料が導電性を有する導電性のペーストであり、第１パターンがフィンガー配線用のパターンであり、第２パターンがフィンガー配線と直交するバス配線用のパターンであることを特徴とする。

請求項４に係る発明（パターン形成装置）は、パターンを形成するための材料をそれぞれ吐出する第１ノズルおよび第２ノズルと、第１ノズルに対して基板を第１方向に相対移動させるとともに、第２ノズルに対して基板を第１方向と交差する第２方向に相対移動させる移動手段と、移動手段により第１ノズルに対して第１方向に相対移動する基板の主面に向けて、前記材料を第１ノズルから吐出して、基板の主面に前記材料を線状に供給するとともに、前記材料の供給途中において第１ノズルからの前記材料の供給を停止する期間を設けて、第１方向に延びるとともに間隙を有する第１パターンを基板の主面に形成する第１形成手段と、第１形成手段により形成された第１パターンの基板の主面からの高さ寸法を測定する測定手段と、測定手段により測定された高さ寸法に基づいて、基板の主面に対する第２ノズルの相対的な高さ位置を調整する調整手段と、移動手段により第２ノズルに対して第２方向に基板を相対移動する基板の主面に向けて、調整手段により調整された高さ位置にある第２ノズルから前記材料を吐出して前記間隙に前記材料を線状に供給し、前記間隙において第１パターンと交差するとともに、第２方向に延びる第２パターンを形成する第２形成手段と、を備え、第２方向に沿って配列された複数の第１ノズルを有し、第１形成手段が、移動手段により第１ノズルに対して第１方向に相対移動する基板の主面に向けて、前記材料を複数の第１ノズルからそれぞれ吐出して基板の主面に前記材料をそれぞれ線状に供給するとともに、前記材料の供給途中において複数の第１ノズルからの前記材料の供給をそれぞれ停止する期間を設けて、それぞれ第１方向に延びるとともに前記間隙を有する互いに平行な複数の第１パターンを基板の主面に形成する手段であり、前記測定手段が、第１形成手段により形成された複数の第１パターンの高さ寸法をそれぞれ測定する手段であり、前記調整手段が、第２形成手段によるパターン形成動作の途中において、測定手段により測定された複数の第１パターンのそれぞれの高さ寸法に応じて、基板の主面に対する第２ノズルの相対的な高さ位置をそれぞれ調整することを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載されるパターン形成装置において、前記測定手段が、前記隙間の近傍において第１パターンの高さを測定することを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項４または５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、前記材料が導電性を有する導電性のペーストであり、第１パターンがフィンガー配線用のパターンであり、第２パターンがフィンガー配線と直交するバス配線用のパターンであることを特徴とする。

請求項１から請求項１０のいずれかに係る発明によれば、例えばバス配線と交差するフィンガー配線を形成する際に、そのパターンを厚膜（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。第１ノズルを示す側面図（ａ）および底面図（ｂ）である。第２ノズルを示す側面図（ａ）および底面図（ｂ）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。形成されたフィンガー配線パターンを示す上面図である。各パターンが形成される様子を示す側面図（ａ），（ｂ）である。高さ測定の状態を示す斜視図（ａ）およびバス配線パターンの形成後の状態と示す斜視図（ｂ）である。変位計による測定状態を示す側面図（ａ），（ｂ）である。変形例におけるグラフを示す図である。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），（ｄ）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る。パターン形成装置１は例えば図１１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に示すように基板載置部２０、駆動部３０、第１形成部４０および第２形成部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２５はターンテーブル２３の下面に固定されている。

さらに、ターンテーブル２３とステージ２１との間には、昇降部２２が設けられている。昇降部２２は、ターンテーブル２３に対してステージ２１を昇降させ、ステージ２１に載置された基板９の高さ（Ｚ方向位置）を位置決めする。昇降部２２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。

駆動部３０は、基台３１の（＋Ｘ）側端の上面に固定されたモータ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形成部４０は比較的線幅の小さいフィンガー配線用の配線パターン（フィンガー配線パターン７３）を基板９の主面に形成するための形成部である。なお、フィンガー配線パターン７３が本発明の第１パターンに相当する。

第１形成部４０はパターンを形成するための材料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。

パターンを形成するための材料であるペースト７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。

図２（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１６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、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。

第１形成部４０は第１光照射部６１をさらに備える。第１光照射部６１は第１ヘッド４１の（＋Ｘ）側の位置に所定間隔を空けて配置されるようにフレーム８１に固定される。つまり、第１ヘッド４１と第１光照射部６１はフレーム８１に一体的に固定されている。第１照射部４７には光ファイバー６２の一方端が光学的に接続されている。光ファイバー６２の他方端は第１光源部６３に光学的に接続されている。第１光源部６３は紫外線を放射する光源と、光源と光ファイバー６３との間に配置されたシャッター機構を有する。

第２形成部５０は第１形成部４０より（＋Ｘ）側に配置されている。第２形成部５０は比較的線幅の大きいバス配線用のパターン（バス配線パターン７１）を基板９の主面に形成するための形成部である。なお、バス配線パターン７１が本発明の第２パターンに相当する。

第２形成部５０は材料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），（ｂ）に示すように複数の第２ノズル５７が鉛直下向きに（（−Ｚ）方向に）延びるように、第５ヘッド５１の下面に複数（例えば２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、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形成部５０は第２光照射部６４をさらに備える。第２光照射部６４は第２ヘッド５１の（＋Ｘ）側の位置に所定間隔を空けて配置されるようにフレーム８１に固定される。つまり、第１ヘッド４１と第１光照射部６１はフレーム８２に一体的に固定されている。第２光照射部６４には光ファイバー６５の一方端が光学的に接続されている。光ファイバー６５の他方端は第２光源部６６に光学的に接続されている。第２光源部６６は紫外線を放射する光源と、光源と光ファイバー６５との間に配置されたシャッター機構を有する。

また、第２形成部５０は変位計５を備える。変位計５は例えばレーザ変位センサーであり、第２ヘッド５１の（−Ｘ）側の位置に所定間隔を空けて配置されるようにフレーム８２に固定される。変位計５はその下方を通過する基板９の主面（上面）の高さ位置、および、基板９の主面に形成されたフィンガー配線パターン７３の上面の高さ位置をそれぞれ測定する。

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。制御部６０は第１光源部６３および第２光源部６６にそれぞれ電気的に接続され、各光源部内の光源の点灯・消灯やシャッター機構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。

変位計５は制御部６０に電気的に接続され、測定結果である変位量データを制御部６０に送信する。なお、上記変位量は基板９の主面に対するフィンガー配線パターン７３の高さ寸法に相当する。

制御部６０は昇降部２２に電気的に接続され、上記変位量に基づいて昇降量を算出し、昇降量データとして昇降部２２に送信する。

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においてフィンガー配線パターンの形成工程（第１形成工程）が実行され、図６に示すように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が基板９の主面に形成される。各フィンガー配線パターン７３は、バス配線パターン７１が形成されるべき形成領域７１ａ内には形成されず、間欠的に形成される。

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がフィンガー配線パターン７３の形成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１６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１６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１６本のフィンガー配線パターン７１が形成される。

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上の（＋Ｘ）側の形成領域７１ａが第１ノズル４７の下方に到達する直前位置に基板９が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。

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上の（＋Ｘ）側の形成領域７１ａが第１ノズル４７の下方を通過する直前位置に基板９が達したことを検出したときに、制御部６０はバルブ４５を開けて第１ノズル４７へのペースト７の送液を再開し、第１ノズル４７からのペースト７の吐出を再開する（図７（ａ）参照）。

次の（−Ｘ側の）形成領域７１ａに対しても上述のように第１ノズル４７からのペースト７の吐出停止、再開を実行する。そして、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の形成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。

上述のようにステップＳ３０の動作を実行することによって、各フィンガー配線パターン７３は各形成領域７１ａ内には形成されない。換言すれば、各フィンガー配線パターン７３は、Ｘ方向に沿って直線状に配列された互いの間に間隙を有する３本のパターンによって構成され、パターン同士の隙間に各形成領域７１ａが存在する。

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上に形成されたフィンガー配線パターン７３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）。このようにステージ２１を９０度、回動することによってステージ２１に載置された基板９の移動方向は、上述のステップＳ３０によるフィンガー配線パターン７３の形成工程における移動方向（第１方向）とは直交関係で交差する第２方向に変更されることとなる。

次にステップＳ５０において、図８（ａ）に示すように第２形成部５０に設けられた変位計５の下方を、（＋Ｘ）方向に駆動されるステージ２１上の基板９に形成されたフィンガー配線パターン７３が通過するときに、フィンガー配線パターン７３の高さ寸法が測定される。後述するようにバス配線パターン７１の高さ寸法をフィンガー配線パターン７３の高さ寸法と同じにするために、変位計５によって形成領域７１ａ（間隙）の近傍位置におけるフィンガー配線パターン７３の高さ寸法を測定することが好ましい。

まず、基板９の移動に伴って変位計５の下方に基板９の上面（主面）が到達したときに、図９（ａ）に示すように変位計５はその内部に設けられた半導体レーザ素子から基板９の上面に向けてレーザ光を出射するとともに、上面から反射した反射光をその内部に設けられた光位置検出素子にて受光する。次に基板９の移動に伴って変位計５の下方に所定のフィンガー配線パターン７３が到達したときに、図９（ｂ）に示すように変位計５はその内部に設けられた半導体レーザ素子からフィンガー配線パターン７３の上面に向けてレーザ光を出射するとともに、上面から反射した反射光をその内部に設けられた光位置検出素子にて受光する。

変位計５は、図９（ａ）の状態のときの光位置検出素子にて受光した反射光の受光位置に対して、図９（ｂ）の状態のときの光位置検出素子にて受光した反射光の受光位置が変位した変位量を測定する。測定結果である変位量は基板９の上面からのフィンガー配線パターン７３の高さ寸法に相当する。変位計５は測定結果である変位量データを制御部６０に送信する。

ステップＳ５０によるフィンガー配線パターン７３の高さ寸法の測定工程が完了すると、駆動部３０によってステージ２１が（−Ｘ）方向に駆動され、第２形成部５０の（−Ｘ）側まで戻された後、次のステップＳ６０が実行される。

ステップＳ６０において、制御部６０は変位計５から送信された変位量データに基づいて昇降部２２に送信すべき昇降量データを算出する。次のステップＳ７０にて第２形成部５０によって形成されるバス配線パターン７１の高さ寸法（図７（ｂ）のｈ）は、ステージ２１上に載置された基板９の上面に対する第２ノズル５７の相対的な高さ位置（図７（ｂ）のＨ）に依存する。すなわち、相対的な高さ位置Ｈが高いほど形成されるバス配線パターン７１の高さ寸法ｈも高くなる。

バス配線９１がフィンガー配線９３よりも高くなると、太陽電池素子の表面にて受光すべき太陽光が遮られ、太陽電池素子からの出力が低下する。また、バス配線９１がフィンガー配線９３よりも低くなると、フィンガー配線９３によって集電された電力をバス配線９１にて効率よく回収することができない。また、バス配線９１がフィンガー配線９３よりも低いと、図１３（ｄ）に示すようにリード線９９の幅がバス配線９１よりも広い場合、リード線９９の両端裏面がフィンガー配線９３の上面に当接し、バス配線９１とリード線９９との間にギャップＧが生じる。この結果、バス配線９１にリード線９９を接着することができない。

したがって、図１３（ｃ）に示すようにバス配線９１の高さをフィンガー配線９３の高さと同じにすることが好ましい。例えば、フィンガー配線９３の高さ寸法が５０μｍであれば、バス配線９１の高さ寸法も５０μｍであることが好ましい。但し、互いの高さ寸法が若干、異なることは許容され、例えば、フィンガー配線９３の高さ寸法が５０μｍであれば、バス配線９１の高さ寸法は上下それぞれ２μｍの誤差は許容され、４８μｍから５２μｍの範囲内であれば良い。なお、バス配線９１の高さ寸法が５０μｍより大きく５２μｍ以下の場合、図１３（ｄ）に示すギャップＧが生じるが、この程度のギャップＧであればリード線９９が撓むことによって、リード線９９をバス配線９１の上面に当接させることができ、リード線９９をバス配線９１に接着させることができる。

制御部６０が受信した変位量データであるフィンガー配線パターン７３の高さ寸法が例えば５１μｍであれば、次のステップＳ７０にて第２形成部５０によってバス配線パターン７１の高さ寸法も５１μｍに形成できるように、制御部６０は昇降量データを算出する。例えば、ステージ２１の上面の高さ位置の初期設定値が、第２形成部５０によって形成すべきバス配線パターン７１の高さ寸法が５０μｍであるとして設定されている場合、制御部６０はステージ２１の高さ位置を１μｍだけ下げるべき昇降量データを算出する。そして、制御部６０は算出した昇降量データを昇降部２２に送信する。昇降量データを受信した昇降部２２は、昇降量データに基づいてステージ２１を昇降させ、例えば１μｍだけ降下させる。この結果、ステージ２１上に載置された基板９の上面に対する第２ノズル５７の相対的な高さ位置を調整することができ、例えば１μｍだけ第２ノズル５７の相対的な高さ位置を高くすることができる。

次にステップＳ７０において、バス配線パターン７１の形成工程（第２形成工程）が実行される。バス配線パターン７１は、図６および図８（ａ）に示す基板９の主面上の形成領域７１ａ内に形成される互いに平行な複数（例えば２本）のパターンである。バス配線パターン７１とフィンガー配線パターン７３は直交関係で交差する。

ステップＳ７０では、制御部６０はモータ３５を駆動してステージ２１を（＋Ｘ）方向に移動させる。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、移動するステージ２１上の基板９がバス配線パターン７１の形成開始位置に到達したことを検出したときにバルブ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２個の吐出口８６から移動する基板９上の２つの形成領域７１ａ内にそれぞれ供給される。

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の形成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。この結果、図８（ｂ）に示すように形成領域７１ａ内にその断面寸法が例えば、幅が２ｍｍ、高さが５０μｍであるバス配線パターン７１が形成される。

ステップＳ７０において、バス配線パターン７１はその高さ寸法がフィンガー配線パターン７３の高さ寸法と同じになるように形成される。ステップＳ５０において測定したフィンガー配線パターン７３の高さ寸法が例えば５０μｍである場合、バス配線パターン７１はその高さ寸法が上述のように４８μｍから５２μｍの範囲内となるように形成され、好ましくは５０μｍとなるように形成される。また、ステップＳ５０において測定したフィンガー配線パターン７３の高さ寸法が例えば５０μｍとは異なり５１μｍである場合、バス配線パターン７１はその高さ寸法が５１μｍとなるように形成され、フィンガー配線パターン７３の高さ寸法が例えば４９μｍである場合、バス配線パターン７１はその高さ寸法が４９μｍとなるように形成される。なお、バス配線パターン７１をその高さ寸法が５１μｍや４９μｍとなるように形成した場合も上下それぞれ２μｍ程度の誤差は許容される。

次に図５のステップＳ８０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Ｓ９０、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。

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。
ステップＳ５０において上述の実施形態では変位計５によって所定の１本のフィンガー配線パターン７３の高さ寸法を測定したが、図８（ａ）に示すＸ方向に並んだ複数本のフィンガー配線パターン７３の高さ寸法をそれぞれ測定しても良い。この場合、任意の複数本のフィンガー配線パターン７３の高さ寸法をそれぞれ測定しても良いし、全ての（例えば１６本の）フィンガー配線パターン７３の高さ寸法をそれぞれ測定しても良い。

変位計によってそれぞれ測定した複数本のフィンガー配線パターン７３の高さ寸法に相当する複数の変位量データは、それぞれ制御部６０に送信される。複数の変位量データを受信した制御部６０は複数の変位量に基づいて昇降量を算出する。例えば、制御部６０は複数の変位量の平均値を算出し、この平均値に基づいて昇降量を算出する。

また、制御部６０は複数の変位量データに基づいて複数の昇降量をそれぞれ算出しても良い。そして、上述の実施形態のようにステップＳ７０のバス配線パターン７１の形成工程に先立って、ステップＳ６０のステージ２１の高さ調整工程を実行するのではなく、ステップＳ７０の実行中においてステップＳ６０の動作を実行しても良い。つまり、バス配線パターン７１の形成途中において、交差するフィンガー配線パターン７３の高さ寸法に応じて昇降部２２によってステージ２１の昇降動作を制御してステージ２１上の基板９の高さ位置を調整して、基板９に対する第２ノズル５７の相対的な高さ位置を調整しても良い。

例えば図８（ａ）に示すＸ方向に並んだ１６本のフィンガー配線パターン７３の高さ寸法が図１０の棒グラフに示される寸法である場合、ステップＳ７０において第２ノズル５７が各フィンガー配線パターン７３を通過する前に、第２ノズル５７の相対的な高さ位置を図１０の折れ線グラフで示すようにそれぞれ調整する。この結果、各フィンガー配線パターン７３とバス配線パターン７１とが当接する複数の位置において各フィンガー配線パターン７３の高さ寸法とバス配線パターン７１の高さ寸法とを同じにすることができる。なお、図１０に示すグラフの横軸は図８に示すＸ方向の位置をＸ方向に並んだ１６本のフィンガー配線パターン７３に対して順番に番号を付して示し、縦軸は各フィンガー配線パターン７３の高さ寸法または第２ノズル５７の相対的な高さ位置を示す。

上述の実施形態や変形例において、ステップＳ５０のフィンガー配線パターン７３の高さ寸法の測定工程は、一方側の形成領域７１ａに隣接するフィンガー配線パターン７３に対して実行されるが、他方側の形成領域７１ａに隣接するフィンガー配線パターン７３に対して実行されても良いし、双方で実行されても良い。

上述の実施形態や変形例において、光硬化性を有しないペーストを用いても良い。このようなペーストは、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するペーストで、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、光硬化性を有しないペーストを加熱するなどして硬化させる構成でも良い。この場合、ペーストを光硬化するための光照射部や光源部は不要となる。

ステージ２１に対して第２ノズル５７を昇降させて、ステージ２１に載置された基板９に対する第２ノズル５７の高さ位置を調整しても良い。

上記実施形態においては第１形成部４０および第２形成部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形成部４０および第２形成部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形成部４０を所定方向（例えばＸ方向）に移動させるとともに第２形成部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配線パターンに限らず、直交（９０度）以外の角度で交差する配線パターンの形成に本発明を適用しても良い。

互いに交差し線幅が同じであるパターンを形成する場合は第１ノズル４７と第２ノズル５７は同一のノズルであっても良い。

本発明によって形成する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形成するためのパターンでも良い。また、基板上に接着剤であるペーストを形成するためのパターンでも良い。

１パターン形成装置
５変位計
７ペースト
９基板
２０基板載置部
３０駆動部
４０第１形成部
４１第１ヘッド
４７第１ノズル
５０第２形成部
５１第２ヘッド
５７第２ノズル
６０制御部
６１第１光照射部
６４第２光照射部
７１バス配線パターン
７３フィンガー配線パターン

Claims

第１ノズルに対して基板を第１方向に相対移動させつつ、パターンを形成するための材料を第１ノズルから基板の主面に線状に供給するとともに、前記材料の供給途中において第１ノズルからの前記材料の供給を停止する期間を設けて、第１方向に延びるとともに間隙を有する第１パターンを基板の主面に形成する第１形成工程と、
第１形成工程により形成された第１パターンの基板の主面からの高さ寸法を測定する測定工程と、
測定工程により測定された高さ寸法に基づいて、基板の主面に対する第２ノズルの相対的な高さ位置を調整する調整工程と、
第２ノズルに対して第１方向と交差する第２方向に基板を相対移動させつつ、調整工程により調整された高さ位置にある第２ノズルから前記間隙に前記材料を線状に供給して、
前記間隙において第１パターンと交差するとともに、第２方向に延びる第２パターンを形成する第２形成工程と、
を含み、
第１形成工程が、第２方向に沿って配列された複数の第１ノズルに対して基板を第１方向に相対移動させつつ、前記材料を複数の第１ノズルから基板の主面にそれぞれ線状に供給するとともに、前記材料の供給途中において複数の第１ノズルからの前記材料の供給をそれぞれ停止する期間を設けて、それぞれ第１方向に延びるとともに間隙を有する互いに平行な複数の第１パターンを基板の主面に形成する工程であり、
前記測定工程が、第１形成工程により形成された複数の第１パターンの高さ寸法をそれぞれ測定する工程であり、
前記調整工程が、第２形成工程において、測定工程により測定された複数の第１パターンのそれぞれの高さ寸法に応じて、基板の主面に対する第２ノズルの相対的な高さ位置をそれぞれ調整する工程であ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、
前記測定工程が、前記隙間の近傍において第１パターンの高さを測定することを特徴とするパターン形成方法。
請求項１または２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、
前記材料が導電性を有する導電性のペーストであり、
第１パターンがフィンガー配線用のパターンであり、
第２パターンがフィンガー配線と直交するバス配線用のパターンであることを特徴とするパターン形成方法。
パターンを形成するための材料をそれぞれ吐出する第１ノズルおよび第２ノズルと、
第１ノズルに対して基板を第１方向に相対移動させるとともに、第２ノズルに対して基板を第１方向と交差する第２方向に相対移動させる移動手段と、
移動手段により第１ノズルに対して第１方向に相対移動する基板の主面に向けて、前記材料を第１ノズルから吐出して、基板の主面に前記材料を線状に供給するとともに、前記材料の供給途中において第１ノズルからの前記材料の供給を停止する期間を設けて、第１方向に延びるとともに間隙を有する第１パターンを基板の主面に形成する第１形成手段と、
第１形成手段により形成された第１パターンの基板の主面からの高さ寸法を測定する測定手段と、
測定手段により測定された高さ寸法に基づいて、基板の主面に対する第２ノズルの相対的な高さ位置を調整する調整手段と、
移動手段により第２ノズルに対して第２方向に基板を相対移動する基板の主面に向けて、調整手段により調整された高さ位置にある第２ノズルから前記材料を吐出して前記間隙に前記材料を線状に供給し、前記間隙において第１パターンと交差するとともに、第２方向に延びる第２パターンを形成する第２形成手段と、
を備え、
第２方向に沿って配列された複数の第１ノズルを有し、
第１形成手段が、移動手段により第１ノズルに対して第１方向に相対移動する基板の主面に向けて、前記材料を複数の第１ノズルからそれぞれ吐出して基板の主面に前記材料をそれぞれ線状に供給するとともに、前記材料の供給途中において複数の第１ノズルからの前記材料の供給をそれぞれ停止する期間を設けて、それぞれ第１方向に延びるとともに前記間隙を有する互いに平行な複数の第１パターンを基板の主面に形成する手段であり、
前記測定手段が、第１形成手段により形成された複数の第１パターンの高さ寸法をそれぞれ測定する手段であり、
前記調整手段が、第２形成手段によるパターン形成動作の途中において、測定手段により測定された複数の第１パターンのそれぞれの高さ寸法に応じて、基板の主面に対する第２ノズルの相対的な高さ位置をそれぞれ調整することを特徴とするパターン形成装置。
請求項４に記載されるパターン形成装置において、
前記測定手段が、前記隙間の近傍において第１パターンの高さを測定することを特徴とするパターン形成装置。
請求項４または５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、
前記材料が導電性を有する導電性のペーストであり、
第１パターンがフィンガー配線用のパターンであり、
第２パターンがフィンガー配線と直交するバス配線用のパターンであることを特徴とするパターン形成装置。