KR101217302B1

KR101217302B1 - 패턴 형성 방법 및 패턴 형성 장치

Info

Publication number: KR101217302B1
Application number: KR1020110112850A
Authority: KR
Inventors: 마사노부 이와시마; 마사카즈 사나다
Original assignee: 다이니폰 스크린 세이조우 가부시키가이샤
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-11-01
Publication date: 2012-12-31
Also published as: KR20120109976A; CN102694062A; US8801423B2; JP5819621B2; CN102694062B; JP2012200665A; US20120242008A1

Abstract

기판(W)의 표면(Wf)을 따라 주사 이동 방향(Ds)으로 이동하는 노즐(N)로부터, 광 경화성 재료를 포함하는 도포액을 토출시킴과 더불어, 노즐(N)에 추종하도록 이동시킨 광 출사부(E)로부터 광(예를 들면 UV광)을 도포액에 조사한다. 도포 종료 위치에 도달하면 노즐(N)로부터의 도포액의 토출을 정지함과 더불어 노즐(N)을 기판 표면(Wf)으로부터 이격하는 방향으로 퇴피시킨다. 한편, 광 조사부(E)에 대해서는 주사 이동 방향(Ds)으로의 이동을 계속함으로써, 도포액의 종단부에까지 확실하게 광 조사를 행한다.

Description

패턴 형성 방법 및 패턴 형성 장치 {PATTERN FORMING METHOD AND PATTERN FORMING APPARATUS}

이 발명은, 기판 표면에 대해 상대 이동하는 노즐로부터 광 경화성 재료를 포함하는 도포액을 도포하여 이에 광 조사함으로써 기판 상에 패턴을 형성하는 패턴 형성 기술에 관한 것이다.

기판 표면에 소정의 패턴을 형성하는 기술로서, 광 경화성 재료를 포함하는 도포액을 패턴 형상에 맞춰 도포하여, 이에 광(예를 들면 UV광)을 조사하여 경화시키는 기술이 있다. 예를 들면, 본원 출원인이 먼저 개시한 일본국 특허 공개 2010－278225호 공보에 기재된 기술에서는, 광전 변환 디바이스(구체적으로는 태양전지)의 표면에 배선 패턴을 형성하는데 이 기술을 이용하고 있다. 보다 자세하게는, 이 기술에서는, 기판에 대해 상대 이동하는 노즐로부터 광 경화성 수지를 포함하는 도포액을 기판 표면에 도포함과 더불어 이에 UV광을 조사하여 경화시키고, 배선 재료를 흘려 넣기 위한 격벽을 형성한다. 그리고, 이렇게 하여 형성된 격벽에 의해 사이에 끼워진 홈부에, 액상의 배선 재료를 흘려 넣음으로써, 고 애스펙트의 배선 패턴을 기판 표면에 형성하고 있다.

그러나, 도포액의 도포 및 이에 대한 광 조사에 의해 패턴 형성하는 기술에있어서는, 이하와 같은 문제가 남아 있었다. 즉, 기판에 도포된 도포액의 형상을 유지한 채로 경화시키려면, 노즐로부터 토출된 직후의 액에 광 조사하는 것이 유효하다. 그러나, 노즐의 가장 가까운 위치에 광을 조사하면 노즐의 토출구 주변에서 도포액이 광 조사에 의해 굳어져 고착되어, 토출구를 막히게 할 위험이 있다. 이를 회피하기 위해서 노즐로부터 떨어진 위치에서 광 조사를 행한 것은, 토출된 도포액이 광 경화 전에 주위로 흘러 퍼져, 원하는 단면 형상을 얻을 수 없게 된다. 그 중에서 점도가 비교적 낮은 도포액을 이용하는 경우에 이 문제가 현저하다.

또, 도포액을 향해 광을 출사하는 광 출사부와 노즐의 거리가 떨어져 있으면, 도포 종단(終端) 위치에서 노즐로부터의 도포액의 토출을 종료한 시점에서는 도포액의 종단부에는 광이 충분히 조사되지 않아, 경화가 불충분하게 되어 패턴 형상이 흐트러지는 경우가 있다.

이와 같이, 종래의 패턴 형성 기술에서는, 노즐 주변에서의 도포액의 고착 방지와, 도포된 도포액의 확실한 경화를 양립시키는 것이 곤란했다.

이 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 기판 표면에 광 경화성 재료를 포함하는 도포액을 도포하여 광 조사함으로써 기판 상에 패턴을 형성하는 패턴 형성 기술에 있어서, 노즐 주변에서의 도포액의 고착을 방지하고, 게다가, 도포된 도포액에 확실하게 광을 조사하여 경화시킬 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 발명에 따른 패턴 형성 방법은, 상기 목적을 달성하기 위해, 기판의 표면을 따라 노즐을 소정의 주사 이동 방향으로 상대 이동시키면서, 상기 노즐의 토출구로부터 광 경화성 재료를 포함하는 도포액을 연속적으로 토출시키는 공정과, 상기 노즐에 추종시켜 광 출사 수단을 상기 기판의 표면을 따라 상기 주사 이동 방향으로 상대 이동시켜, 상기 기판에 도포된 상기 도포액에 광 조사함으로써 상기 광 경화 재료를 광 경화시키는 공정을 구비하고 있다. 그리고, 상기 기판에 대한 상기 노즐의 상대 위치가 소정의 도포 종료 위치에 도달하면, 상기 토출구로부터의 상기 도포액의 토출을 정지시킴과 더불어, 상기 노즐을 상기 기판 표면에 대해 이격하는 방향으로 상대 이동시키고, 상기 노즐의 이격 후에, 상기 광 출사 수단을 상기 기판에 대해 상기 주사이동 방향으로 상대 이동시켜, 상기 토출구로부터의 토출 정지에 의해 종단된 상기 도포액의 종단부까지 광 조사를 행하는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성된 발명에서는, 도포액을 토출하는 노즐이 도포 종료 위치에서 토출을 종료함과 더불어 기판 표면으로부터 상대적으로 이격함으로써, 기판 표면에 도포된 도포액과 노즐이 확실하게 분리된다. 그리고, 광 출사 수단을 또한 주사 이동 방향으로 상대 이동시킴으로써, 토출 정지의 시점에서 기판 상의 도포액에 광이 아직도 조사되어 있지 않은 미조사 부분이 있어도 이 부분에까지 광을 조사하여 경화시킬 수 있다. 이 때, 노즐은 기판 표면으로부터 이격한 위치에 퇴피하고 있기 때문에, 노즐의 토출구의 둘레에서 도포액에 광이 닿아 경화하는 것이 방지되고 있다.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 노즐 주변에서의 도포액의 고착을 방지하면서, 도포된 도포액에 확실하게 광을 조사하여 경화시킴으로써 원하는 형상으로 패턴 형성을 행하는 것이 가능하다. 또, 노즐의 퇴피 후도 광 출사 수단을 주사 이동시켜 기판 상의 도포액에 광 조사를 행할 수 있기 때문에, 노즐과 광 출사 수단을 무리하게 근접 배치할 필요가 없어, 이 점으로부터도, 노즐 주변에서의 도포액의 고착을 효과적으로 방지할 수 있다.

이 패턴 형성 방법에 있어서, 예를 들면, 노즐이 도포 종료 위치에 도달하면, 노즐의 주사 이동 방향으로의 기판에 대한 상대 이동과 토출구로부터의 도포액의 토출을 정지시킨 후, 노즐을 기판 표면으로부터 이격시키도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 노즐 이동이 정지한 상태로 토출구로부터의 도포액의 토출이 정지되고, 그 후에 노즐의 이격이 행해지므로, 토출구 주변에 잔존하는 도포액이 기판에 떨어지거나, 도포액의 종단부가 노즐에 의해 가늘게 실처럼 늘어나는 것을 방지하여, 패턴 형상의 혼란을 억제할 수 있다.

또, 예를 들면, 도포액으로의 광 조사의 개시부터 도포액의 종단부로의 광 조사를 완료할 때까지의 동안, 광 출사 수단과 기판 표면의 간격을 일정하게 유지하는 것이 보다 바람직하다. 이렇게 함으로써, 도포액에 대한 광 조사 조건이 균일하게 되어, 패턴의 경화 정도를 일정하게 함과 더불어 그 형상을 적정하게 제어할 수 있다.

또, 예를 들면, 도포액으로의 광 조사의 개시부터, 토출구로부터의 도포액의 토출 정지까지의 동안, 주사 이동 방향에 있어서의 노즐과 광 출사 수단의 간격을 일정하게 유지하는, 즉 그동안, 노즐과 광 출사 수단을 일체적으로 기판에 대해 상대 이동시키도록 해도 된다. 이러한 동작은 비교적 간단한 장치 구성으로 실현 가능하고, 또 도포액의 토출로부터 광 조사까지의 시간차가 일정하게 되므로, 패턴 형상을 제어하는데 있어서도 유효하다.

또, 예를 들면, 노즐의 위치를 고정하여 기판을 이동시킴으로써, 기판에 대한 노즐의 상대 이동을 실현하도록 해도 된다. 기판에 대한 노즐의 상대 이동은, 기판, 노즐 중 어느 것을 이동시켜도 실현 가능하나, 노즐을 고정하여 기판을 이동시키도록 하면, 이동에 수반하여 발생하는 노즐에 대한 충격이나 진동에 기인하는 도포액의 떨어짐이나 궤적의 흔들림을 미연에 방지할 수 있다.

또, 이 발명에 따른 패턴 형성 장치는, 상기 목적을 달성하기 위해, 기판을 유지하는 기판 유지 수단과, 광 경화성 재료를 포함하는 도포액을 연속적으로 토출 가능한 토출구을 갖는 노즐과, 상기 토출구로부터 토출된 상기 도포액에 대해 광을 출사하는 광 출사 수단과, 상기 기판 유지 수단에 유지된 상기 기판의 표면을 따라 상기 노즐을 소정의 주사 이동 방향으로 상대 이동 시킴과 더불어, 상기 노즐에 추종시켜 상기 광 출사 수단을 상기 기판의 표면을 따라 상기 주사 이동 방향으로 상대 이동시키는 이동 기구를 구비하고, 상기 이동 기구에 의해 상기 기판에 대해 상대 이동되는 상기 노즐이 소정의 도포 종료 위치에 도달하면, 상기 토출구로부터의 상기 도포액의 토출을 정지함과 더불어, 상기 이동 기구가 상기 노즐을 상기 기판 표면에 대해 이격하는 방향으로 상대 이동시켜, 상기 노즐의 이격 후에, 상기 이동 기구가 상기 광 출사 수단을 상기 기판에 대해 상기 주사 이동 방향으로 상대 이동시켜, 상기 토출구로부터의 토출 정지에 의해 종단된 상기 도포액의 종단부까지 광 조사를 행하는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성된 발명은, 상기한 패턴 형성 방법을 실행하는데 적절한 장치 구성을 갖고 있으며, 상기와 같이 동작함으로써, 상기한 패턴 형성 방법의 발명과동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 이 발명에 의하면, 노즐 주변에서의 도포액의 고착을 방지하면서, 도포된 도포액에 확실하게 광을 조사하여 경화시킴으로써 원하는 형상으로 패턴 형성을 행하는 것이 가능하다.

이 발명에 있어서, 예를 들면, 이동 기구는, 광 출사 수단과 기판 표면의 간격을 일정하게 유지하면서 광 출사 수단을 기판에 대해 주사 이동 방향으로 상대 이동시키도록 해도 된다. 이에 의해 , 도포액에 대한 광 조사 조건을 균일하게 할 수 있어, 패턴의 경화 정도를 일정하게 함과 더불어 그 형상을 적정하게 제어할 수 있다.

또, 예를 들면, 이동 기구는, 노즐을 소정 위치에 고정 유지하는 한편, 기판 유지 수단을 이동시키도록 구성되고, 기판 유지 수단을 주사 이동 방향과 반대 방향으로 이동시킴으로써 기판에 대해 노즐을 주사 이동 방향으로 상대 이동시켜, 기판에 대한 노즐의 상대 위치가 도포 종료 위치에 이르면, 기판 유지 수단을 노즐로부터 이격하는 방향으로 이동시키도록 해도 된다.

노즐을 고정하여 기판을 이동시킴으로써, 상기한 바와 같이, 노즐에 대한 충격이나 진동에 기인하는 액 떨어짐이나 궤적의 흔들림을 방지할 수 있다. 또, 노즐이 도포 종료 위치에 이르면 기판 유지 수단을 노즐로부터 이격시킴으로써, 노즐로부터의 액 떨어짐이나 늘어나는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

이 경우에 있어서, 예를 들면, 이동 기구는, 주사 이동 방향으로는 광 출사 수단을 노즐과 일체적으로 지지하는 한편, 기판 표면에 대해 접근·이격하는 접리 방향으로는 광 출사 수단을 노즐에 대해 이동가능하게 지지하고, 기판 유지 수단이 노즐로부터 이격하는 방향으로 이동할 때, 기판 유지 수단에 추종시켜 광 출사 수단을 이동시키도록 해도 된다.

이와 같이 하면, 주사 이동 방향으로는 노즐과 광 출사 수단이 기판 표면에 대해 일체적으로 주사 이동하는 한편, 기판 유지 수단이 노즐로부터 이격 이동할 때에는 광 출사 수단도 이에 추종하므로, 광 출사 수단과 기판의 간격을 일정하게 유지할 수 있어, 광 조사 조건의 변동을 방지할 수 있다.

이 발명에 따른 패턴 형성 방법 및 패턴 형성 장치에서는, 노즐로부터의 도포액의 토출 종료후에 노즐을 기판 표면으로부터 이격시킴과 더불어, 광 출사 수단을 또한 주사 이동시켜 광 조사를 계속함으로써, 노즐 주변에서의 도포액의 고착을 방지하면서, 도포된 도포액에 확실하게 광을 조사하여 경화시킴으로써 원하는 형상으로 패턴 형성을 행할 수 있다.

도 1A 내지 1D는 이 발명에 따른 패턴 형성 방법에 있어서의 처리 내용을 모식적으로 나타낸 제1의 도면이다.
도 2A 내지 2C는 이 발명에 따른 패턴 형성 방법에 있어서의 처리 내용을 모식적으로 나타낸 제2의 도면이다.
도 3A 내지 3C는 이 프로세스에 있어서의 노즐과 광 출사부의 궤적을 나타낸 도면이다.
도 4는 이 발명에 따른 패턴 형성 장치의 일 실시형태를 나타낸 도면이다.
도 5A 내지 5C는 시린지 펌프의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 시린지 펌프에 의한 재료 도포의 양태를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 도 4의 장치에 있어서의 패턴 형성 처리의 한 종류를 나타내는 플로우 차트이다.
도 8은 도 7의 처리에 있어서의 장치 각 부의 동작을 나타낸 타이밍 차트이다.
도 9A 및 9B는 본 발명에 따른 패턴 형성 장치의 다른 실시형태를 나타낸 도면이다.

처음으로, 이 발명에 따른 패턴 형성 방법의 원리에 대해서, 도 1A 내지 1D, 도 2A 내지 2C, 도 3A 내지 3C를 참조하여 설명한다. 본 발명을 적용한 패턴 형성 방법에서는, 스테이지 상에 대략 수평으로 올려진 기판의 표면을 따라, 광 경화성을 갖는 패턴 재료를 포함하는 도포액을 토출하는 노즐과, 이 도포액에 광을 조사하는 광 출사부를 기판에 대해 상대적으로 주사 이동시킴으로써, 도포액이 경화하여 이루어지는 패턴을 기판 표면에 형성한다. 또한, 노즐 및 광 출사부의 기판에 대한 상대 이동은, 노즐 및 광 출사부의 이동, 또는 기판의 이동 중 어느 것에 의해서도 실현 가능하나, 여기에서는 발명의 원리를 쉽게 이해하기 위해서, 기판을 고정하여 노즐 및 광 출사부를 이동시킨다고 가정하여 설명한다.

도 1A 내지 1D 및 도 2A 내지 2C는, 이 발명에 따른 패턴 형성 방법의 처리 내용을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도포 개시전의 시점에서는, 도 1A에 나타낸 바와 같이, 대략 수평 상태로 유지된 기판(W)의 표면(Wf)의 한쪽 단부측의 상부에, 하단의 토출구로부터 도포액을 토출 가능한 노즐(N)과, 광, 예를 들면 UV광(자외선)을 하단으로부터 출사하는 광 출사부(E)를 배치한다. 그리고, 도 1B에 나타낸 바와 같이, 노즐(N)로부터의 도포액(P)의 토출 및 광 출사부(E)로부터의 광(L)의 출사를 개시한다. 이와 거의 동시에, 화살표 방향(Ds)으로의 노즐(N)의 주사이동을 개시함과 더불어, 노즐(N)에 추종하도록 광 출사부(E)를 화살표 방향(Ds)으로 이동시킨다. 이에 의해, 노즐(N)과 광 출사부(E)가 일체적으로 기판(W)에 대해 화살표 방향(Ds)으로 주사 이동한다. 이 때문에, 광 경화성 재료를 포함하는 도포액(P)이 기판(W)의 표면(Wf)에 도포됨과 더불어, 기판 표면(Wf) 상에서 도포 직후의 도포액(P)에 UV광(L)이 조사되어, 도포액(P)이 광 경화한다.

도 1 C에 나타낸 바와 같이, 노즐(N)로부터 도포액(P)을 연속적으로 토출시키면서 노즐(N)을 주사 이동시켜, 이에 추종하는 광 출사부(E)로부터의 광(L)을 도포액(P)에 조사함으로써, 기판 표면(Wf)에는 도포액이 광 경화하여 이루어지는 라인형상의 패턴이 형성된다.

여기서, 도 1D에 나타낸 바와 같이, 노즐(N)이 미리 정해진 도포 종료 위치, 예를 들면 기판(W)의 다른쪽 단부의 근방까지 이동해 왔을 때를 생각한다. 도포 종료 위치에서는 노즐(N)로부터의 도포액(P)의 토출을 정지시키는데, 이 때에 토출 정지와 더불어 단순히 노즐(N)의 주사 이동을 정지시킨 경우, 다음과 같은 문제가 있다.

제1에, 노즐(N)로부터의 도포액의 토출을 정지시켰다고 해도, 토출구의 주변에는 아직 도포액이 잔존하고 있어, 이것이 기판 표면(Wf)에 떨어질 우려가 있다. 이것은, 패턴의 종단부가 본래의 굵기보다도 굵어져 패턴 형상이 흐트러지는 원인이 된다. 제2에, 노즐(N)에 추종하는 광 출사부(E)로부터의 광이 패턴의 종단부에까지 닿지 않아, 이 부분의 경화가 불충분하게 될 우려가 있다.

상기한 제1의 문제를 해소하기 위해서는, 토출 정지와 거의 동시에 노즐(N)을 기판 표면(Wf)으로부터 재빠르게 이격시키는 것이 유효하다. 한편, 제2의 문제를 해소하는 방책으로는, 노즐(N)과 광 출사부(E)를 근접 배치함으로써, 노즐(N)로부터 토출되는 도포액의 기판 표면(Wf)에 있어서의 착액 위치와, 광 출사부(E)로부터 출사되는 광에 의한 기판 표면(Wf)에 있어서의 조사 위치를 극히 근접시키는 것이 생각된다.

그러나, 이와 같이 한 경우, 노즐(N)의 토출구 근방에서 도포액에 광이 조사되어, 노즐 주변, 특히 토출구의 둘레에서 도포액이 굳어져 노즐(N)을 막는 새로운 문제가 발생할 수 있다. 또, 도포 종료 위치에서 노즐(N)을 기판 표면(Wf)으로부터 이격시킬 때에, 도포액이 그 표면 장력에 의해 노즐(N)과 기판 표면(Wf) 사이에서 실형상으로 가늘게 늘어난 상태로 굳어져 버리는 현상(여기에서는 이 현상을 「늘어남」이라고 칭함)이 일어날 가능성도 있다.

이와 같이, 종래 기술과 같이 노즐(N)과 광 출사부(E)를 일체적으로 기판(W)에 대해 주사 이동시키는 구성에 대해서는, 노즐(N)과 광 출사부(E)를 근접 배치하면 노즐(N)으로의 도포액의 고착이 발생하기 쉬워지는 한편, 이들의 거리를 떼어 놓으면 특히 패턴 종단부에서 광 조사가 불충분하게 되기 쉬운, 상반되는 과제가 남아 있었다.

이 발명의 패턴 형성 방법에서는, 이러한 문제를 해소하기 위해, 패턴의 종단부를 다음과 같이 하여 형성하고 있다. 즉, 노즐(N)이 도포 종료 위치에 도달하면, 도 2A에 나타낸 바와 같이, 노즐(N)로부터의 도포액의 토출을 정지함과 동시에, 또는 그 직후에, 노즐(N)을 기판 표면(Wf)으로부터 이격하는 방향(도면의 예에서는 상방)으로 이동시킨다. 한편, 도 2B에 나타낸 바와 같이, 그 후도 광 출사부(E)의 화살표 방향(Ds)으로의 주사 이동을 계속시켜, 도 2C에 나타낸 바와 같이, 기판 표면(Wf)에 도포된 도포액(P)의 종단부(Pe)까지 확실하게 광 조사를 행한 후, 광 출사부(E)의 주사 이동을 종료시킨다.

도 3A 내지 3C는 이 프로세스에 있어서의 노즐과 광 출사부의 궤적을 나타내는 도면이다. 도 3A에 실선 화살표로 표시한 바와 같이, 이 패턴 형성 방법에 의한 일련의 프로세스에 있어서의 노즐(N)의 토출구 선단의 궤적은, 도포 개시 위치부터 도포 종료 위치까지 기판 표면(Wf)을 따라 대략 수평인 선을 그리고, 도포 종료 위치에서 상향으로 변한다. 이에 의해, 도포 종료 위치에서는 기판 상의 도포액으로부터 노즐(N)이 재빠르게 분리되므로, 패턴의 굵기가 증대하거나, 늘어남이 발생하는 등의 문제가 회피된다.

한편, 광 출사부(E)에 대해서는, 도 3A에 파선 화살표로 표시한 바와 같이, 기판 표면(Wf)과의 간격을 일정하게 유지한 상태로 주사 이동 방향(Ds)으로 이동한다. 이에 의해, 기판(W)에 도포된 도포액에 대해, 그 시단부터 종단까지 일정한 조사 조건으로 광 조사가 행해진다. 이 때문에, 단면 형상이 안정된 패턴을 형성할 수 있다. 또, 패턴의 종단부까지 확실하게 광 조사가 행해짐으로써, 종단부에 있어서의 패턴의 경화 부족을 방지할 수 있다. 이 때문에, 노즐(N)과 광 출사부(E)를 극단적으로 근접시켜 배치할 필요는 없고, 노즐(N)의 토출구 주변에서 도포액에 광이 조사돼 경화되어 노즐을 막히게 하는 것이 방지된다.

이와 같이, 이 발명에 따른 패턴 형성 방법에 의하면, 종래 기술로는 곤란했던, 노즐에 있어서의 도포액의 고착 방지 작용과, 도포액의 종단부까지 광 조사하여 형상이 안정된 패턴을 형성하는 작용을 양립시키는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 도포 종료 위치에서 노즐(N)로부터의 도포액의 토출을 정지한 후, 노즐(N)을 기판 표면(Wf)으로부터 이격시키는 방향에 대해서는, 도 3A에 나타낸 바와 같은 기판 표면(Wf)에 대해 수직인 방향으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 도 3B 및 도 3C에 실선 화살표로 표시한 바와 같이, 상향으로의 이동과 주사 이동 방향(Ds)으로의 이동을 조합하여 노즐(N)을 퇴피시키도록 해도 된다. 도 3B의 예에서는, 도포액의 토출 종료 후에 광 출사부(E)가 방향(Ds)으로의 주사 이동을 계속할 때에, 노즐(N)이 상방으로 퇴피하면서 광 출사부(E)와 같은 속도로 주사 이동 방향(Ds)으로 이동하도록 하고 있다. 또, 도 3C의 예에서는, 노즐(N)이 상방으로 퇴피한 후, 광 출사(E)와 같은 속도로 주사 이동 방향(Ds)으로 이동하도록 하고 있다. 이러한 예에서는, 다음과 같은 이점이 있다.

광 출사부(E)의 주사 이동이 종료한 시점, 즉 프로세스 종료시에 있어서의 노즐(N)과 광 출사부(E)의 주사 이동 방향(Ds)에 있어서의 거리(D)는, 도포 개시시 및 주사 이동중에 있어서의 양자의 거리와 다름없다. 따라서, 노즐(N)과 광 출사부(E)는, 주사 이동 방향(Ds)에 대해서는 일체적으로 이동하는 한편, 기판 표면(Wf)에 대해 접근·이격하는 접리 방향(이 예에서는 상하 방향)에만 상대 위치가 변화하도록 구성되면 되게 된다. 이 때문에, 노즐(N) 및 광 출사부(E)를 유지하거나 또는 기판(W)에 대해 상대 이동시키기 위한 장치 구성을, 비교적 간단한 것으로 하는 것이 가능하다. 이 점을 감안한 본 발명의 패턴 형성 장치의 실시형태에 있어서의 구체적인 장치 구성에 대해서, 다음에 설명한다.

또한, 상기한 원리 설명에서는 기판(W)을 고정하여 노즐(N) 및 광 출사부(E)를 주사 이동시켰다. 그러나 실제의 프로세스에서는, 노즐(N)을 고정하여 기판(W)을 이동시키는 것이 바람직하다. 그 이유는, 도포액을 토출하는 노즐(N)을 이동시키는 구성에서는 그 이동이나 그 정지에 수반하여 노즐(N)에 충격이나 진동이 불가피하게 가해지기 때문에, 이에 기인하는 노즐(N)로부터의 액 떨어짐이나, 형성되는 패턴의 직선성의 저하(흔들림)가 발생해 버리기 때문이다. 이하에 설명하는 본 발명의 실시형태에서는, 노즐에 대해서는 위치를 변화시키지 않고, 기판 및 광 출사부를 이동 제어함으로써 상기한 동작을 실현하고 있다.

도 4는 이 발명에 따른 패턴 형성 장치의 일 실시형태를 나타내는 도면이다. 이 패턴형성 장치(1)는, 예를 들면 표면에 광전 변환층이 형성된 단결정 실리콘 웨이퍼 등의 기판(W) 상에 도전성을 갖는 전극 배선 패턴을 형성하거나, 혹은 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이 이 전극 배선 패턴을 형성하기 위한 격벽을 형성함으로써, 예를 들면 태양 전지로서 이용되는 광전 변환 디바이스를 제조하기 위한 장치이다. 설명의 편의상, 도 4에 나타낸 바와 같이 X, Y, Z 각 좌표축을 설정하는 것으로 한다.

이 패턴 형성 장치(1)에서는, 기대(101) 상에 스테이지 이동 기구(2)가 설치되고, 기판(W)을 유지하는 스테이지(3)가 스테이지 이동 기구(2)에 의해 도 4에 나타낸 X－Y평면 내에서 이동 가능하게 되어 있다. 기대(101)에는 스테이지(3)를 사이에 끼우도록 하여 프레임(102)이 고정되고, 프레임(102)에는 헤드부(5)가 부착된다. 헤드부(5)의 베이스(51)에는, 내부 공간에 액상(페이스트형상)의 도포액을 저류함과 더불어 이 도포액을 기판(W) 상에 토출하는 시린지 펌프(52)와, 기판(W)을 향해 UV광(자외선)을 조사하는 광 출사부(53)가 부착되어 있다.

상세한 것은 후술하나, 시린지 펌프(52)는 전극 패턴의 재료를 포함하는 도포액을 내부에 저류하여, 제어부(6)로부터의 제어 지령에 따라 이 도포액을 토출 노즐(523)로부터 기판(W) 상에 토출한다. 예를 들면 전극 배선 패턴 형성용 도포액으로는, 도전성 및 광 경화성을 갖는 액체, 예를 들면 도전성 입자, 유기 비히클(용제, 수지, 증점제 등의 혼합물) 및 광중합개시제를 포함하는 페이스트형상의 혼합액을 이용할 수 있다. 도전성 입자는 전극의 재료가 되는 예를 들면 은분말이며, 유기 비히클은 수지 재료로서의 에틸 셀룰로오스와 유기용제를 포함한다. 또한, 도포액은 도전성 입자를 포함하는 것으로 한정되지 않고, 예를 들면 상기한 격벽을 형성하기 위한 재료를 포함하는 것이어도 된다.

광 출사부(53)는, 광 출사부 승강 기구(533)를 통해 베이스(51)에 부착되어 있다. 광 출사부 승강 기구(533)는, 제어부(6)에 의해 구동 제어되는 압전 소자, 볼나사기구 또는 솔레노이드 등의 액츄에이터에 의해, 광 출사부(53)를 상하 방향(Z방향)으로 승강시키는 것이다. 이 광 출사부 승강 기구(533)의 작동에 의해, 이 실시형태에서는, 광 출사부(53)의 기판(W)과의 간격을 조정하는 것이 가능하게 되어 있다.

광 출사부(53)는, 자외선을 발생하는 광원 유닛(532)에 광섬유(531)를 통해 접속된다. 도시를 생략하고 있으나, 광원 유닛(532)은 그 광 출사부에 개폐 가능한 셔터를 갖고 있으며, 그 개폐 및 개도에 의해 출사광의 온·오프 및 광량을 제어할 수 있다. 광원 유닛(532)은 제어부(6)에 의해 제어되고 있다. 기판(W)에 도포된 도포액에 대해 광 출사부(53)로부터 UV광을 조사함으로써, 도포 직후의 단면형상이 유지된 상태로 도포액이 경화한다. 또한, 광원 유닛(532)으로는, 자외선을발생하는 광원, 예를 들면 고압 수은 램프나 저압 수은 램프, LED(발광 다이오드)를 갖는 것 등을 이용할 수 있다.

스테이지 이동 기구(2)는, 하단으로부터 스테이지(3)를 X방향으로 이동시키는 X방향 이동 기구(21), Y방향으로 이동시키는 Y방향 이동 기구(22), 및, Z방향을 향하는 축을 중심으로 회전시키는 θ회전 기구(23)를 갖는다. X방향 이동 기구(21)는, 모터(211)에 볼나사(212)가 접속되고, 또한, Y방향 이동 기구(22)에 고정된 너트(213)가 볼나사(212)에 부착된 구조로 되어 있다. 볼나사(212)의 상방에는 가이드 레일(214)이 고정되어, 모터(211)가 회전하면, 너트(213)와 함께 Y방향 이동 기구(22)가 가이드 레일(214)을 따라 X방향으로 매끄럽게 이동한다.

Y방향 이동 기구(22)도 모터(221), 볼나사기구 및 가이드 레일(224)을 갖고, 모터(221)가 회전하면 볼나사기구에 의해 θ회전 기구(23)가 가이드 레일(224)을 따라 Y방향으로 이동한다. θ회전 기구(23)는 모터(231)에 의해 스테이지(3)를 Z방향을 향하는 축을 중심으로 회전시킨다. 이상의 구성에 의해, 헤드부(5)의 기판(W)에 대한 상대적인 이동 방향 및 방향이 변경 가능하게 된다. 스테이지 이동 기구(2)의 각 모터는, 장치 각 부의 동작을 제어하는 제어부(6)에 의해 제어된다.

또한, θ회전 기구(23)와 스테이지(3) 사이에는, 스테이지 승강 기구(24)가 설치되어 있다. 스테이지 승강 기구(24)는, 제어부(6)로부터의 제어 지령에 따라 스테이지(3)를 승강시켜, 기판(W)을 지정된 높이(Z방향 위치)에 위치 결정한다. 스테이지 승강 기구(24)로는, 예를 들면 솔레노이드나 압전 소자 등의 액츄에이터에 의한 것, 볼나사기구나 기어에 의한 것, 쐐기의 치합에 의한 것 등을 이용할 수 있다.

도 5A내지 5C는 시린지 펌프의 구조를 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로는, 도 5A는 헤드부(5)에 설치된 시린지 펌프(52)의 내부 구조를 나타내는 측면도이며, 도 5B는 시린지 펌프(52) 하면에 설치된 토출 노즐의 구조를 나타내는 도면이다. 또, 도 5C는 시린지 펌프(52)와 광 출사부(53)의 위치 관계를 모식적으로 나타내는 도면이다. 시린지 펌프(52)의 하우징(521)의 내부는, 상단이 상방을 향해 개구하고, 하단이 하우징(521)의 하면(522)에 설치된 토출 노즐(523)에 연통하는 공동(空洞)으로 되어 있다. 이 공동의 상단의 개구부로부터, 제어부(6)로부터의 제어 지령에 따라 상하로 움직이는 플런저(524)가 삽입되어 있다.

이렇게 하여 하우징(521)의 내벽과 플런저(524)로 형성되는 하우징(521)의 내부 공간(SP)에, 소정의 조성을 갖는 도포액이 저류되어 있으며, 제어부(6)로부터의 제어 지령에 의해 플런저(524)가 눌러 내려지면, 내부 공간(SP)에 연통하는 토출 노즐(523)의 하단에서 하향으로 개구하는 토출구(525)로부터, 도포액이 연속적으로 토출된다.

도 5B에 나타낸 바와 같이, 시린지 펌프(52)의 하면(522)에는, Y방향으로 소정의 거리만큼 이격하여 복수의 토출 노즐(523)이 설치되어 있다. 각 토출 노즐(523)의 토출구(525)의 개구 형상은 대략 직사각형이며, 그 일변의 길이는 도포해야 하는 도포액의 선폭과 거의 같게 된다. 이것은 형성해야 하는 패턴의 사이즈나 단면 형상, 배열 피치 등에 따라 적절히 변경할 수 있다.

도 5C에 나타낸 바와 같이, 광 출사부(53)는 토출 노즐(523)에 근접하여 배치된다. 광 출사부(53)는 예를 들면 스테인리스와 같은 금속 블록으로부터 깎아 내어진 것이며, 내부에 광섬유(531)를 삽입 통과시키기 위한 관통공(534)이 설치되어 있다. 그리고, 이 관통공(534)에 광섬유(531)가 삽입 통과되어, 광섬유(531)의 단면이 광 출사부(53) 하면의 개구부(535)에 노출되어 있다. 이러한 구성에 의해, 광원 유닛(532)에서 발생된 UV광이 광섬유(531)를 통해 기판(W)의 표면(Wf)을 향해 출사된다. 이 때, 출사되는 광(L)의 출사 방향은, 토출 직후의 액에 광 조사를 행해야 하는 토출 노즐(523) 직하의 기판 표면(Wf)을 향하고, 그러나 토출 노즐(523)의 토출구(525)에 광이 닿지 않도록 설정된다.

또한, 도 5C에 나타난 바와 같이 광 출사부(53)로부터의 광(L)은 확산을 갖고 있기 때문에, 「토출구(525)에 광이 닿지 않음」을 위한 조건을 일의적으로 정하는 것은 어렵다. 그러나, 실용적으로는, 예를 들면, 토출구(525)의 개구단에 있어서의 광 강도가 광축 중심에 있어서의 광 강도의 1/e(e는 자연로그의 밑)보다도 작으면, 「광이 닿지 않음」이라고 간주할 수 있다. 이와 같이, 토출구(525)에 있어서의 조사광(L)의 광 강도를 충분히 작게 해둠으로써, 토출구(525) 주변에 도포액이 고착하여 노즐을 막히게 하는 것을 방지할 수 있다.

도 6은 시린지 펌프(52)에 의한 재료 도포의 양태를 모식적으로 나타내는 도면이다. 이 도포 장치(1)에서는, 제어부(6)가 미리 작성된 제어 프로그램에 따라, 스테이지(3)에 올려놓은 기판(W)을 XY평면 내에서 수평 이동시키면서 각 토출 노즐(523)의 토출구(525)로부터 도포액(P)을 토출시킴으로써, 기판(W) 상에 소정의 선형상 패턴을 형성할 수 있다. 복수의 토출구(525)를 Y방향으로 나열하여 설치함으로써, Y방향으로 서로 이격한 서로 평행한 복수개의 선형상 패턴을 한번의 주사 이동으로 형성할 수 있다. 여기서, 스테이지(3)를 (＋X)방향으로 이동시켰을 때의 스테이지(3)에 대한 토출 노즐(523)의 상대 이동 방향, 즉 (－X)방향을, 시린지 펌프(52) 및 토출 노즐(523)의 주사 이동 방향(Ds)으로 한다.

이와 같이 구성된 패턴 형성 장치(1)에서는, 기판(W) 상에 토출하는 도포액에 의한 서로 평행한 라인형상(선형상)의 패턴을 다수 형성할 수 있다. 또, 도포 직후의 도포액을 광 조사에 의해 경화시키므로, 도포 직후의 단면 형상이 유지된다. 따라서, 토출구(525)의 개구형상을 적절하게 선택함으로써, 폭에 대한 높이의 비, 즉 애스팩트비가 높은 패턴을 형성하는 것이 가능하다.

도 7은 도 4의 장치에 있어서의 패턴 형성 처리의 한 양태를 나타내는 플로우 차트이다. 또, 도 8은 도 7의 처리에 있어서의 장치 각 부의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다. 이 동작에서는 처음에, 처리 대상이 되는 기판(W)을 상기한 패턴 형성 장치(1)에 반입하여, 패턴 형성면인 표면(Wf)을 상향으로 하여 스테이지(3)에 올려놓는다(단계 S101). 이어서, 스테이지(3)를 초기 위치에 이동시킴으로써, 기판(W)에 대한 토출 노즐(523) 및 광 출사부(53)의 상대 위치를 소정의 도포 개시 위치(도 1A에 나타낸 위치)에 위치 결정 한다(단계 S102).

이 상태로부터, 시각 TO(도 8)에 있어서, 스테이지(3)의 구동을 개시하여 기판(W)의 이동을 개시함과 더불어, 토출 노즐(523)로부터의 도포액의 토출 및 광 출사부(53)로부터의 광 출사를 개시한다(단계 S103). 도 8에 나타낸 바와 같이, 이 시각 TO에 있어서, 스테이지(3)는 스테이지 승강 기구(24)에 의해 비교적 높은 위치에 위치 결정되어 있다. 이 때문에, 스테이지(3)에 올려진 기판(W)으로부터 보았을 때의 토출 노즐(523) 및 광 출사부(53)의 높이는 비교적 낮다. 즉, 이들이 기판 표면(Wf)에 근접한 위치에 있다.

이렇게 하여 토출 노즐(523)로부터 일정량의 도포액의 토출 및 광 출사부(53)로부터의 광 출사를 연속적으로 행하면서, 스테이지(3)에 대한 토출 노즐(523)의 위치가 소정의 도포 종료 위치(도 1D에 나타낸 위치)에 도달할 때까지, 일정 속도로 스테이지(3)의 이동을 계속한다(단계 S104).

시각 T1에 있어서 토출 노즐(523)이 도포 종료 위치에 이르면, 토출 노즐(523)로부터의 도포액의 토출 및 스테이지(3)의 이동을 정지시킨다(단계 S105). 이와 거의 동시에, 또는 이보다 조금 늦게, 스테이지 승강 기구(24)에 의해 스테이지(3)를 하강시킨다. 이 때, 스테이지 승강 기구(24)와 동기시켜 광 출사부 승강 기구(533)를 작동시킴으로써, 스테이지(3)의 하강에 추종시켜 광 출사부(53)도 하강시킨다. 이렇게 함으로써, 스테이지(3) 및 광 출사부(53)를 하방으로 이동시킨다(단계 S106). 도 8에 나타낸 바와 같이, 스테이지(3)가 하방으로 이동함으로써, 기판(W)으로부터 본 토출 노즐(523)의 높이는 지금까지의 비교적 낮은 위치에서 보다 높은 위치로 변화하나, 광 출사부(53)는 스테이지(3)의 하강에 추종하여 하강하고 있기 때문에, 기판(W)으로부터 본 높이는 변하지 않았다.

이것은, 스테이지(3)에 올려놓아진 기판(W) 및 광 출사부(53)에 대해 토출 노즐(523)을 상방으로 퇴피시키는 것과 상대적으로는 같다. 단, 토출 노즐(523)을 고정하고 있음으로써, 상술한 바와 같이, 노즐의 진동에 기인하는 액 떨어짐을 방지하면서, 기판(W) 상의 도포액과 토출 노즐(523)(보다 자세하게는 토출구(525))을 분리할 수 있다.

또한, 도포 종료 위치에 있어서, 스테이지(3)의 이동을 정지시키는 것은 필수 요건은 아니다. 즉, 토출 노즐(523)로부터의 도포액의 토출을 정지하여 토출 노즐(523)을 퇴피시키는 한편, X방향으로의 스테이지(3)의 이동에 대해서는 그대로 계속시켜도 된다. 이렇게 함으로써, 스테이지(3)의 정지에 의해 도포액(P)의 1개소로의 집중적인 광 조사를 회피할 수 있다. 단, 토출구(525)로의 도포액의 고착을 방지한다는 목적에서 보면, 도포액의 토출과 더불어 스테이지(3)의 이동을 도포액의 토출과 더불어 일단 정지시킨 후 토출 노즐(523)을 퇴피시키도록 하는 편이, 보다 확실하게 기판(W) 상의 도포액과 노즐을 분리할 수 있다는 점에서 바람직하다.

이어서 스테이지(3)의 이동을 재개하고(단계 S107, 시각 T2), 광 출사부(53)가 기판(W) 상에서 도포 종료 위치보다도 외측의 조사 종료 위치에 도달할 때까지 스테이지(3)의 이동을 계속한다(단계 S108). 그동안, 광 출사부(53)로부터의 UV광의 출사를 계속시킨다. 시각 T3에 있어서 광 출사부(53)가 조사 종료 위치에 도달하면, 광 출사부(53)로부터의 광 출사를 정지함과 더불어, 스테이지(3)의 이동을 정지한다(단계 S109). 이 시점에서는, 도 2C에 나타낸 바와 같이, 기판 표면(Wf)에 도포된 도포액(P)의 종단부(Pe)까지 광이 조사되어, 패턴 전체가 균일하게 경화한다. 또한, 도 2C의 원리도에서는 도포 종료 위치 도달 후의 노즐(N)은 바로 위로 퇴피한 위치에서 정지하고 있는데, 상기 구성의 장치 및 동작에 있어서는, 토출 노즐(523)은 바로 위로 퇴피한 후, 광 출사부(53)와 더불어 또한 수평 방향으로 이동하게 된다. 즉, 토출 노즐(523)의 궤적은, 도 3C에 나타낸 것이 된다. 이 경우, 토출 노즐(523)은 기판(W) 상의 도포액으로부터 이미 분리되어 있어, 패턴의 형상에는 영향을 미치지 않는다.

이상과 같이, 이 실시형태의 패턴 형성 장치(1) 및 그것을 이용한 패턴 형성 방법에서는, 기판(W)에 대해 기판 표면(Wf)을 따라 상대 이동하는 토출 노즐(523)로부터 광 경화성 재료를 포함하는 도포액을 토출하여 기판 표면(Wf)에 도포한다. 이와 더불어, 토출 노즐(523)에 추종하도록 기판 표면(Wf)을 따라 상대 이동하는 광 출사부(53)로부터, 기판 상의 도포액에 UV광을 조사함으로써 도포액을 광 경화시켜 패턴을 형성한다. 이에 의해, 도포 직후의 도포액의 단면 형상을 유지한 패턴을 형성하는 것이 가능하고, 예를 들면 단면의 폭에 대한 높이가 큰 고애스펙트비의 패턴 형성을 행한다는 목적에 적절하게 적용할 수 있다.

이 경우에 있어서, 토출 노즐(523)과 광 출사부(53)는 완전하게 일체화되어 있지는 않고, 필요에 따라서 양자의 위치 관계를 변화시키는 것이 가능한 구성으로 되어 있다. 즉, 토출 노즐(523)이 도포 종료 위치에 도달하면, 도포액의 토출을 정지시켜 토출 노즐(523)을 기판 표면(Wf)으로부터 이격하는 방향으로 퇴피시키는 한편, 광 출사부(53)에 대해서는 기판 표면(Wf)에 근접시킨 상태로 또한 주사 이동을 행한다. 이에 의해, 도포액의 종단부(Pe)까지 확실하게 광 조사가 행해져, 패턴 전체를 균일하게 경화시킬 수 있다. 이 때문에, 패턴 종단부에 있어서 광 조사량이 부족한 것에 의해 경화가 불충분하게 되는 문제를 회피할 수 있다.

또, 이 때 도포액의 토출을 정지한 토출 노즐(523)에 대해서는, 기판 표면(Wf)으로부터 이격 퇴피시켜 기판 상의 도포액으로부터 분리하고 있으므로, 토출구(525)의 주변에서 도포액이 광 경화에 의해 고착되거나, 패턴 종단부에 실처럼 늘어나는 것 등의 문제가 미연에 방지되어 있다. 즉, 이 실시형태에 의하면, 노즐에 있어서의 도포액의 고착 방지 작용과, 도포액의 종단부까지 광 조사하여 형상이 안정된 패턴을 형성하는 작용을 양립시키는 것이 가능하게 되어 있다.

이상 설명한 바와 같이, 이 실시형태에 있어서는, 토출 노즐(523)이 본 발명의 「노즐」로서 기능하고 있으며, 광 출사부(53)가 본 발명의 「광 출사 수단」으로서 기능하고 있다. 또, 스테이지(3)가 본 발명의 「기판 유지 수단」으로서 기능함과 더불어, 스테이지 이동 기구(2) 및 광 출사부 이동 기구(533)가 일체로서 본 발명의 「이동 기구」로서 기능하고 있다.

또한, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 한에서 상술한 것 이외에 여러 가지 변경을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 본 발명에 있어서의 「도포 종료 후의 노즐을 기판 표면으로부터 이격시키는 한편, 광 출사 수단의 주사 이동을 계속시킨다」라는 기술 사상을 실현하기 위해, 상기 실시형태에서는, 토출 노즐(523)을 베이스(51)에 고정하는 한편, 광 출사부(53)를 승강 기구(533)에 의해 베이스(51)에 대해 승강 가능하게 설치하도록 하고 있다. 그러나, 당해 사상을 실현하기 위한 구성은 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 다음과 같이 해도 상관없다.

도 9A 및 9B는 본 발명에 따른 패턴 형성 장치의 다른 실시형태를 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로는, 도 9A는 이 발명에 따른 패턴 형성 장치의 제2 실시형태에 있어서의 헤드부를 나타내는 도면이다. 이 실시형태에 있어서의 헤드부(7)는, 제1 실시형태의 장치에 있어서의 헤드부(5)를 대신하여 도 4의 장치에 장착 가능한 것이며, 베이스(71)에 시린지 펌프(72)가 고정되어 있는 점은 제1 실시형태와 동일하다. 단, 광 출사부(73)를 유지하는 광 출사부 승강 기구(733)는, 볼나사기구(736)에 의해 X방향으로 이동 가능한, 지지 블록(737)에 부착되어 있다. 광 출사부 승강 기구(733) 및 볼나사기구(736)에 의해, 도 9A에 점선 화살표로 표시한 바와 같이, 광 출사부(73)는 X축, Z축의 2축방향으로 이동가능하게 되어 있다.

이 구성에 의하면, 도 3A 내지 3C에 나타낸 2개의 동작 양태 모두 실현 가능하다. 또, 스테이지(3)의 정지 후, 볼나사기구(736)에 의해 광 출사부(73)를 구동함으로써 주사 이동 방향(Ds)으로의 이동이 가능하기 때문에, 스테이지(3)의 이동을 재개할 필요가 없다. 이 때문에, 토출 노즐(723)과 기판(W)의 관계에 있어서는 주사 이동 방향으로의 이동을 정지시키면서, 광 출사부(73)와 기판(W)의 관계에 있어서는 주사 이동 방향으로의 이동을 계속할 수 있다.

또, 도 3A 내지 3C에 나타낸 바와 같이, 광 출사부(E)의 움직임에 주목하면, 단순히 기판 표면(Wf)에 평행한 직선 운동을 할 뿐이다. 따라서, 광 출사부(E)가 기판 표면(Wf)을 따른 방향(여기에서는 수평 방향)으로는 노즐(N)에 추종하는 한편, 기판 표면(Wf)에 대해 접근·이격하는 접리 방향(여기에서는 연직 방향)으로는 기판(W)에 추종하여 움직이도록 할 수 있으면, 반드시 이것을 구동하기 위한 능동적인 기구를 필요로 하지 않는다. 예를 들면 도 9B에 나타낸 기구에 의해, 이와 같은 동작이 가능하다.

도 9B는 이 발명에 따른 패턴 형성 장치의 제3 실시형태에 있어서의 헤드부를 나타내는 도면이다. 또한, 이 실시형태에서는 광 출사부에 원하는 움직임을 시키기 위한 구성에 특징이 있으므로, 베이스(81)에 설치되는 시린지 펌프에 대해서는 기재를 생략한다. 이 실시형태에 있어서의 헤드부(8)에는 지지 플레이트(82)가 설치되고, 도시를 생략하고 있으나 광 조사부는 이 지지 플레이트(82)의 하면에 고정되어 있다. 지지 플레이트(82)에는 한 쌍의 관통공(821)이 형성되어 있으며, 베이스(81)의 하면으로부터 돌출 설치된 한 쌍의 규제 핀(811)이 이 관통공(821)에 삽입 통과되어 있다. 이 때문에, 지지 플레이트(82)는, 수평 방향(X방향, Y방향)으로는 이동이 규제되는 한편, 상하 방향(Z방향)으로는 소정의 범위에서 상하 움직이는 것이 가능하게 있다.

그리고, 지지 플레이트(82)의 하면 양단부는, 스테이지(3)의 측면에 X방향(주사 이동 방향에 평행한 방향)으로 연장하여 설치된 한 쌍의 슬라이드 레일(83)에 의해 하방으로부터 접동 가능하게 지지되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 지지 플레이트(82)는, 스테이지(3)의 X방향으로의 이동에 대해서는 추종하지 않고 일정한 위치를 유지하는 한편, 스테이지(3)의 Z방향으로의 이동에 추종하여 상하로 움직이는 것이 가능하게 되어 있다.

따라서, 베이스(81)에 노즐을 고정하는 한편, 지지 플레이트(82)에 광 조사부를 고정함으로써, 제1 실시형태의 장치와 동일한 동작, 즉 주사 이동 방향에 대해서는 노즐과 광 조사부의 간격을 일정하게 유지하면서, 접리 방향으로는 기판과 광 조사부의 간격을 일정하게 유지하는 것이 가능하게 된다.

또한, 부재간의 접동에 기인하여 생기는 파티클이 기판(W)에 부착되는 것을 억제하기 위해서, 도 9B에 나타낸 바와 같이, 상기 동작을 실현하기 위한 관통공(821), 규제 핀(811) 및 슬라이드 레일(83) 등에 대해서는, 스테이지(3)에 올려지는 기판(W)의 상방으로부터 떨어진 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

또, 상기 실시형태에서는 토출 노즐(523)을 고정한 상태로 기판(W)을 올려놓는 스테이지(3)를 이동시킴으로써, 수평 방향 및 상하 방향에 있어서의 토출 노즐(523)과 기판(W)의 상대 이동을 실현하고 있는데, 토출 노즐(523)을 이동시키도록 해도 된다. 단, 노즐을 고정한 상태에서도 상기와 같이 패턴 단부 근방에서 토출량이 변동하는 점으로부터, 노즐을 작동시키거나 진동을 주는 것은 바람직하지 않고, 이 의미에서는, 상기 실시형태와 같이 기판(W)을 이동시키는 구성이 보다 바람직하다.

또, 상기 각 실시형태에서는 기판(W)의 한쪽 면에만 배선을 형성하고 있는데, 기판(W)의 양면에 배선을 형성하는 경우에도, 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.

또, 상기 각 실시형태에서는 실리콘 기판 상에 소정의 전극 배선 패턴을 형성하여 태양 전지로서의 광전 변환 디바이스를 제조하고 있는데, 기판은 실리콘으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 유리 기판 상에 형성된 박막 태양 전지나, 태양 전지 이외의 디바이스에 패턴을 형성할 때에도, 본 발명을 적용하는 것이 가능하다. 또, 도포에 의해 형성해야 하는 패턴의 용도에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 임의의 것에 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.

이 발명은, 기판 상에 광 경화성 재료를 포함하는 도포액을 도포하여 광 조사함으로써 소정의 패턴을 안정되게 형성하기 위한 기술에 대해, 특히 적절하게 적용하는 것이 가능하다.

2:스테이지 이동 기구(이동 기구)
3:스테이지(기판 유지 수단)
52:시린지 펌프
53광 출사부(광 출사 수단)
523:토출 노즐(노즐)
525:토출구
Ds:주사 이동 방향
W:기판

Claims

기판의 표면을 따라 노즐을 소정의 주사 이동 방향으로 상대 이동시키면서, 상기 노즐의 토출구로부터 광 경화성 재료를 포함하는 도포액을 연속적으로 토출시키는 공정과,
상기 노즐에 추종시켜 광 출사 수단을 상기 기판의 표면을 따라 상기 주사 이동 방향으로 상대 이동시켜, 상기 기판에 도포된 상기 도포액에 광 조사함으로써 상기 광 경화 재료를 광 경화시키는 공정을 구비하고,
상기 기판에 대한 상기 노즐의 상대 위치가 소정의 도포 종료 위치에 도달하면, 상기 토출구로부터의 상기 도포액의 토출을 정지시킴과 더불어, 상기 노즐을 상기 기판 표면에 대해 이격하는 방향으로 상대 이동시키고,
상기 노즐의 이격 후에, 상기 광 출사 수단을 상기 기판에 대해 상기 주사 이동 방향으로 상대 이동시켜, 상기 토출구로부터의 토출 정지에 의해 종단(終端)된 상기 도포액의 종단부까지 광 조사를 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 노즐이 상기 도포 종료 위치에 도달하면, 상기 노즐의 상기 주사 이동 방향으로의 상기 기판에 대한 상대 이동과 상기 토출구로부터의 상기 도포액의 토출을 정지시키고 나서, 상기 노즐을 상기 기판 표면으로부터 이격시키는, 패턴 형성 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 도포액으로의 광 조사의 개시부터 상기 도포액의 상기 종단부로의 광 조사를 완료할 때까지의 동안, 상기 광 출사 수단과 상기 기판 표면의 간격을 일정하게 유지하는, 패턴 형성 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 도포액으로의 광 조사의 개시부터, 상기 토출구로부터의 상기 도포액의 토출 정지까지의 동안, 상기 주사 이동 방향에 있어서의 상기 노즐과 상기 광 출사 수단의 간격을 일정하게 유지하는, 패턴 형성 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 노즐의 위치를 고정하여 상기 기판을 이동시킴으로써, 상기 기판에 대한 상기 노즐의 상대 이동을 실현하는, 패턴 형성 방법.
기판을 유지하는 기판 유지 수단과,
광 경화성 재료를 포함하는 도포액을 연속적으로 토출 가능한 토출구를 갖는 노즐과,
상기 토출구로부터 토출된 상기 도포액에 대해 광을 출사하는 광 출사 수단과,
상기 기판 유지 수단에 유지된 상기 기판의 표면을 따라 상기 노즐을 소정의 주사 이동 방향으로 상대 이동시킴과 더불어, 상기 노즐에 추종시켜 상기 광 출사 수단을 상기 기판의 표면을 따라 상기 주사 이동 방향으로 상대 이동시키는 이동 기구를 구비하고,
상기 이동 기구에 의해 상기 기판에 대해 상대 이동되는 상기 노즐이 소정의 도포 종료 위치에 도달하면, 상기 토출구로부터의 상기 도포액의 토출을 정지함과 더불어, 상기 이동 기구가 상기 노즐을 상기 기판 표면에 대해 이격하는 방향으로 상대 이동시키고,
상기 노즐의 이격 후에, 상기 이동 기구가 상기 광 출사 수단을 상기 기판에 대해 상기 주사 이동 방향으로 상대 이동시켜, 상기 토출구로부터의 토출 정지에 의해 종단된 상기 도포액의 종단부까지 광 조사를 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 이동 기구는, 상기 광 출사 수단과 상기 기판 표면의 간격을 일정하게 유지하면서 상기 광 출사 수단을 상기 기판에 대해 상기 주사 이동 방향으로 상대 이동시키는, 패턴 형성 장치.
청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
상기 이동 기구는, 상기 노즐을 소정 위치에 고정 유지하는 한편, 상기 기판 유지 수단을 이동시키도록 구성되고,
상기 기판 유지 수단을 상기 주사 이동 방향과 반대 방향으로 이동시킴으로써 상기 기판에 대해 상기 노즐을 상기 주사 이동 방향으로 상대 이동시켜, 상기 기판에 대한 상기 노즐의 상대 위치가 상기 도포 종료 위치에 도달하면, 상기 기판 유지 수단을 상기 노즐로부터 이격하는 방향으로 이동시키는, 패턴 형성 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 이동 기구는, 상기 주사 이동 방향으로는 상기 광 출사 수단을 상기 노즐과 일체적으로 지지하는 한편, 상기 기판 표면에 대해 접근·이격하는 접리 방향으로는 상기 광 출사 수단을 상기 노즐에 대해 이동 가능하게 지지하고, 상기 기판 유지 수단이 상기 노즐로부터 이격하는 방향으로 이동할 때에, 상기 기판 유지 수단에 추종시켜 상기 광 출사 수단을 이동시키는, 패턴 형성 장치.