JP2012071245A - Pattern forming method, pattern forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、基板表面に塗布液を塗布して所定のパターンを形成するパターン形成技術に関するものであり、例えば、光電変換面を有する基板に配線パターンを形成して光電変換デバイスを製造する技術に関する。 The present invention relates to a pattern formation technique for forming a predetermined pattern by applying a coating liquid on a substrate surface, for example, a technique for manufacturing a photoelectric conversion device by forming a wiring pattern on a substrate having a photoelectric conversion surface. .
太陽電池のような光変換デバイスでは、光を受光して電荷を発生する光電変換面を有する基板に、発生した電荷を集める集電電極が設けられる。例えば、特許文献1に記載の太陽電池では、太陽電池基板の受光面に、フィンガー電極と称される複数の細い電極パターン(フィンガー配線パターン)と、これらを横断するバスバー電極と称される幅広の電極パターン(バス配線パターン)とを組み合わせて、集電電極が形成されている。そして、光電変換面で発生した電荷はフィンガー配線パターンを経由してバス配線パターンに集められた後に、外部へと出力される。
In a light conversion device such as a solar cell, a collector electrode that collects generated charges is provided on a substrate having a photoelectric conversion surface that receives light and generates charges. For example, in the solar cell described in
ちなみに、このように集電電極を構成した場合、フィンガー配線パターンとバス配線パターンの交点で断線が発生して、フィンガー配線パターンからバス配線パターンに電荷を集電できず、光変換デバイスの出力が低下することがあった。そこで、特許文献1では、フィンガー配線パターンおよびバス配線パターン以外に、補助電極と称される細い電極パターン(補助配線パターン)が複数のフィンガー配線パターンに跨って形成されている。したがって、あるフィンガー配線パターンがバス配線パターンとの間に断線を生じたとしても、このフィンガー配線パターンが集電した電荷は、補助配線パターンから他のフィンガー配線パターンを経由してバス配線パターンへと集められる。こうして、上述のような断線が発生した場合でも、光変換デバイスの出力を維持することが可能となっている。
By the way, when the current collection electrode is configured in this way, disconnection occurs at the intersection of the finger wiring pattern and the bus wiring pattern, and charges cannot be collected from the finger wiring pattern to the bus wiring pattern, and the output of the light conversion device is There was a decline. Therefore, in
ところで、このようなパターンを基板表面に効率よく形成するために、パターン形成材料を含む塗布液を公知の塗布技術を用いて基板表面に塗布することが考えられる。例えば、特許文献2には、このような塗布技術として、塗布液を吐出するノズルを用いたものが記載されている。詳述すると、基板表面の上方には塗布液を吐出するノズルが設けられており、このノズルが基板表面に向けて塗布液を吐出しながら基板表面に対して相対移動することで、基板表面に塗布液がライン状に塗布されて、この塗布液によりパターンが構成される。
By the way, in order to efficiently form such a pattern on the substrate surface, it is conceivable to apply a coating solution containing a pattern forming material to the substrate surface using a known coating technique. For example,
しかしながら、基板表面に形成された複数のフィンガー配線パターンに対してさらに補助配線パターンを形成する場合に、この補助配線パターンが部分的に基板から浮いて形成されてしまうおそれがあった。つまり、この場合、複数のフィンガー配線パターンをライン状に跨ぐようにして塗布液が塗布されて、補助配線パターンが形成される。この際、補助配線パターンが後に断線を起こさないようにするためには、補助配線パターンを構成する塗布液は、複数のフィンガー配線パターンのみならずこれらの間の基板表面に対しても密接して塗布されることが好ましい。しかしながら、複数のフィンガー配線とこれらの間の基板表面では高さが異なるため、塗布液が各フィンガー配線パターンの間に十分に流動せず、その結果、補助配線パターンが各フィンガー配線パターンの間で基板表面から浮いて形成されてしまい、この浮いた部分で補助配線パターンが断線するおそれがあった。 However, when an auxiliary wiring pattern is further formed for a plurality of finger wiring patterns formed on the substrate surface, there is a possibility that the auxiliary wiring pattern is partially lifted from the substrate. That is, in this case, the auxiliary liquid pattern is formed by applying the coating liquid so as to straddle the plurality of finger wiring patterns in a line shape. At this time, in order to prevent the auxiliary wiring pattern from being disconnected later, the coating liquid constituting the auxiliary wiring pattern is in close contact with not only the plurality of finger wiring patterns but also the substrate surface between them. It is preferably applied. However, since the height is different between the plurality of finger wirings and the substrate surface between them, the coating liquid does not flow sufficiently between the finger wiring patterns, and as a result, the auxiliary wiring pattern is not between the finger wiring patterns. There is a possibility that the auxiliary wiring pattern is disconnected from the surface of the substrate and the auxiliary wiring pattern is disconnected at the floating portion.
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板表面に形成された複数のパターンを跨いでライン状に塗布される塗布液を各パターン間に十分に流動させて、この塗布液で構成されるパターンの断線を抑制可能とする技術の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is constituted by this coating liquid by sufficiently flowing a coating liquid applied in a line across a plurality of patterns formed on the substrate surface between the patterns. It is an object of the present invention to provide a technique that can suppress disconnection of a pattern.
この発明にかかるパターン形成方法は、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ノズルを、基板表面の上方で基板表面に対して相対移動させることで、基板表面に塗布液を塗布してパターンを形成するパターン形成方法であって、上記目的を達成するために、第1の塗布液によって構成される第1の方向に延びる複数の第1のパターンがその表面に形成された基板を準備する準備工程と、第1の塗布液よりも粘度の低い第2の塗布液を吐出するノズルを第1の方向に交差する第2の方向に基板表面に対して相対移動させることによって複数の第1のパターンを上方から跨ぐライン状に第2の塗布液を塗布して、複数の第1のパターンに跨る第2のパターンを形成する第2のパターン形成工程とを備えたことを特徴としている。 In the pattern forming method according to the present invention, a coating liquid is applied to a substrate surface by moving a nozzle that discharges a coating liquid containing a material for forming a pattern relative to the substrate surface above the substrate surface. In order to achieve the above object, a pattern forming method for forming a pattern includes a substrate on which a plurality of first patterns extending in a first direction constituted by a first coating liquid are formed. A plurality of preparation steps are prepared, and a nozzle that discharges a second coating solution having a viscosity lower than that of the first coating solution is moved relative to the substrate surface in a second direction that intersects the first direction. And a second pattern forming step of forming a second pattern straddling a plurality of first patterns by applying a second coating liquid in a line shape straddling the first pattern from above. Yes.
この発明にかかるパターン形成装置は、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ノズルを、基板表面の上方で基板表面に対して相対移動させることで、基板表面に塗布液を塗布してパターンを形成するパターン形成装置であって、上記目的を達成するために、第1の塗布液によって構成される第1の方向に延びる複数の第1のパターンがその表面に形成された基板を支持する支持手段と、第1の塗布液よりも粘度の低い第2の塗布液を吐出するノズルを第1の方向に交差する第2の方向に基板表面に対して相対移動させることによって複数の第1のパターンを上方から跨ぐライン状に第2の塗布液を塗布して、複数の第1のパターンに跨る第2のパターンを形成する第2のパターン形成手段とを備えたことを特徴としている。 A pattern forming apparatus according to the present invention applies a coating liquid to a substrate surface by moving a nozzle that discharges a coating liquid containing a material for forming a pattern relative to the substrate surface above the substrate surface. In order to achieve the above object, a pattern forming apparatus for forming a pattern includes a substrate on which a plurality of first patterns extending in a first direction constituted by a first coating liquid are formed. A plurality of support means and a nozzle for discharging a second coating liquid having a lower viscosity than the first coating liquid are moved relative to the substrate surface in a second direction intersecting the first direction. And a second pattern forming unit that applies the second coating liquid in a line shape across the first pattern from above and forms a second pattern across the plurality of first patterns. Yes.
このように構成された発明(パターン形成方法、パターン形成装置)では、複数の第1のパターンを跨ぐライン状に第2の塗布液が塗布されて、これら第1のパターンに跨る第2のパターンが形成される。したがって、第2のパターンを構成する第2の塗布液が、各第1のパターンの間に流動せず第2のパターンが浮いて形成されるおそれがあった。これに対して本発明では、第2のパターンを構成する第2の塗布液は、第1のパターンを構成する第1の塗布液よりも低い粘性を有するため(換言すれば高い流動性を有するため)、この第2の塗布液を各第1のパターンの間に十分に流動させて塗布することができる。その結果、第2の塗布液で構成される第2のパターンを各第1のパターンの間で基板表面に密接させて、第2のパターンの断線を抑制することが可能となっている。 In the invention (pattern forming method, pattern forming apparatus) configured as described above, the second coating liquid is applied in a line shape across a plurality of first patterns, and the second pattern straddling these first patterns. Is formed. Therefore, there is a possibility that the second coating liquid constituting the second pattern does not flow between the first patterns and the second pattern floats. On the other hand, in this invention, since the 2nd coating liquid which comprises a 2nd pattern has a viscosity lower than the 1st coating liquid which comprises a 1st pattern (in other words, it has high fluidity | liquidity). For this reason, the second coating liquid can be applied by sufficiently flowing between the first patterns. As a result, it is possible to suppress disconnection of the second pattern by bringing the second pattern composed of the second coating solution into close contact with the substrate surface between the first patterns.
ちなみに、この発明は基板表面にパターンを形成する技術全般に適用できるが、特に、基板は太陽電池素子用の基板であり、第1のパターンはフィンガー配線パターンであり、第2のパターンは補助配線パターンである光変換デバイスの製造技術に好適に適用可能である。 Incidentally, the present invention can be applied to all techniques for forming a pattern on a substrate surface. In particular, the substrate is a substrate for a solar cell element, the first pattern is a finger wiring pattern, and the second pattern is an auxiliary wiring. The present invention can be suitably applied to a manufacturing technique of a light conversion device that is a pattern.
また、第1の塗布液よりも粘度の低い第3の塗布液を吐出するノズルを第1の方向に交差する第3の方向に基板表面に対して相対移動させることによって複数の第1のパターンを上方から跨ぐようにしてライン状に第3の塗布液を塗布して、複数の第1のパターンに跨る第3のパターンを形成する第3のパターン形成工程を、第2のパターン形成工程の前あるいは後に実行するように構成しても良い。 Further, a plurality of first patterns are obtained by moving a nozzle for discharging a third coating solution having a viscosity lower than that of the first coating solution relative to the substrate surface in a third direction intersecting the first direction. The third pattern forming step of forming the third pattern straddling the plurality of first patterns by applying the third coating liquid in a line shape so as to straddle from above is the second pattern forming step. You may comprise so that it may perform before or after.
特に、上述の光変換デバイスの製造技術に本発明を適用する場合には、第3のパターンをバス配線パターンとして形成すれば良い。 In particular, when the present invention is applied to the manufacturing technology of the above-described optical conversion device, the third pattern may be formed as a bus wiring pattern.
この際、第2の塗布液と第3の塗布液は同じ粘度を有するように、換言すれば、第2および第3のパターンを同じ粘度の塗布液で構成しても良い。これにより、第2および第3のパターンそれぞれの塗布液を共通化することができ、第2および第3のパターン毎に塗布液を調合する必要が無くなるため、パターン形成装置を管理する管理者の負担を軽減できる等の利点が得られる。 At this time, the second coating liquid and the third coating liquid may have the same viscosity. In other words, the second and third patterns may be composed of the coating liquid having the same viscosity. As a result, it is possible to share the coating liquid for each of the second and third patterns, and it becomes unnecessary to prepare the coating liquid for each of the second and third patterns. Advantages such as reducing the burden can be obtained.
第2のパターンを構成する第2の塗布液は、第1のパターンを構成する第1の塗布液よりも低い粘性を有するため(換言すれば高い流動性を有するため)、この第2の塗布液を各第1のパターンの間に十分に流動させて塗布することができる。その結果、第2の塗布液で構成される第2のパターンを各第1のパターンの間で基板表面に密接させて、第2のパターンの断線を抑制することが可能となっている。 Since the second coating liquid constituting the second pattern has a lower viscosity than the first coating liquid constituting the first pattern (in other words, has high fluidity), this second coating liquid is used. The liquid can be applied with sufficient flow between each first pattern. As a result, it is possible to suppress disconnection of the second pattern by bringing the second pattern composed of the second coating solution into close contact with the substrate surface between the first patterns.
図1はこの発明にかかるパターン形成装置の一実施形態を示す図である。また、図2はこの装置の電気的構成を示す図である。このパターン形成装置1は、例えば表面に光電変換層を形成された単結晶シリコンウエハなどの基板W上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。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a pattern forming apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the electrical configuration of this apparatus. The
このパターン形成装置1では、基台11上にステージ移動機構2が設けられ、基板Wを保持するステージ3がステージ移動機構2により図1に示すX−Y平面内で移動可能となっている。基台11にはステージ3を跨ぐようにして3組のフレーム121、122、123が固定され、フレーム121には第1ヘッド部5、フレーム122には第2ヘッド部7、フレーム123には第3ヘッド部9がそれぞれ取り付けられる。第1ヘッド部5、第2ヘッド部7および第3ヘッド部9は、X方向に互いに離隔して配置されており、これらの間隔は基板WのX方向長さより広く設定されている。
In this
ステージ移動機構2は、下段からステージ3をX方向に移動させるX方向移動機構21、Y方向に移動させるY方向移動機構22、および、Z方向を向く軸を中心に回転させるθ回転機構23を有する。X方向移動機構21は、モータ211にボールねじ212が接続され、さらに、Y方向移動機構22に固定されたナット213がボールねじ212に取り付けられた構造となっている。ボールねじ212の上方にはガイドレール214が固定され、モータ211が回転すると、ナット213とともにY方向移動機構22がガイドレール214に沿ってX方向に滑らかに移動する。
The
Y方向移動機構22もモータ221、ボールねじ機構およびガイドレール224を有し、モータ221が回転するとボールねじ機構によりθ回転機構23がガイドレール224に沿ってY方向に移動する。θ回転機構23はモータ231によりステージ3をZ方向を向く軸を中心に回転させる。以上の構成により、第1および第2ヘッド部5,7の基板Wに対する相対的な移動方向および向きが変更可能とされる。ステージ移動機構2の各モータは、装置各部の動作を制御する制御部6により制御される。
The Y-
さらに、θ回転機構23とステージ3との間には、ステージ昇降機構24が設けられている。ステージ昇降機構24は、制御部6からの制御指令に応じてステージ3を昇降させ、基板Wを指定された高さ(Z方向位置)に位置決めする。ステージ昇降機構24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。
Further, a
第1ヘッド部5、第2ヘッド7および第3ヘッド9は、いずれも液状の塗布液に基板Wに塗布する機能を果たす。つまり、第1、第2および第3ヘッド5、7、9は、ベース51、71、91にシリンジポンプ52、72、92および光照射部53、73、93を取り付けた概略構成を備える。これらシリンジポンプ52、72、92は、図3から図5を用いて後に詳述するように、内部空間に貯留する液状の塗布液を基板Wに吐出するものである。一方、光照射部53、73、93は、シリンジポンプ52、72、92が基板Wに吐出した塗布液にUV光(紫外線)を照射して、この塗布液を硬化させるものである。つまり、光照射部53、73、93は、光ファイバ531、731、931を介して紫外線を発生する光源ユニット532、732、932に接続されている。そして、光源ユニット532、732、932がその光射出部に具備するシャッターを開閉して射出光のオン・オフを行うとともに、このシャッターの開き具合を調整して射出光量を制御する。ちなみに、光源ユニット532、732、932のこれらの動作は制御部6によって制御される。
The first head unit 5, the
また、これらのヘッド部5、7、9のうち第1ヘッド部5には、光照射部53を挟んでシリンジポンプ52と反対側に、高さ検出センサ54が設けられている。高さ検出センサ54は、例えば光または超音波を下向きに出射し、反射してくる光または超音波を検出して、基板W上面の高さおよび基板W上に形成された構造物の基板W上面からの高さを検出する。高さ検出センサ54の出力信号は制御部6に入力されている。続いて、各ヘッド部5、7、9のシリンジポンプ52、72、92の構成について詳述する。
In addition, a
図3は第1ヘッドに設けられたシリンジポンプの構造を示す図である。より具体的には、図3(a)は第1ヘッド部5に設けられたシリンジポンプ52の内部構造を示す側面図であり、また図3(b)はシリンジポンプ52下面に設けられた吐出ノズルの構造を示す図である。図3(a)に示すように、シリンジポンプ52の筐体521の内部は空洞となっており、当該空洞の上端が上方に向かって開口する一方、当該空洞の下面が筐体521の下面522に設けられた吐出ノズル523に連通する。この吐出ノズル523の吐出口525の開口方向は真下(−Z方向)ではなく、図3(a)に示すように、吐出口525を含む面の法線方向Dnは、(−Z)方向から角度θだけX方向に傾いている。なお、この例ではこの角度θを45度としているが、これに限定されるものではない。
FIG. 3 is a view showing the structure of the syringe pump provided in the first head. More specifically, FIG. 3A is a side view showing the internal structure of the
一方、筐体521内部の空洞の上端開口部からは、制御部6からの制御指令に応じて上下動するプランジャ524が挿入されている。こうして筐体521の内壁とプランジャ524とで形成される筐体521の内部空間SPに、後述する組成の塗布液が貯留されており、制御部6からの制御指令によってプランジャ524が押し下げられると、内部空間SPに連通する吐出ノズル523の吐出口525から塗布液が連続的に吐出される。すなわち、このパターン形成装置1は、ノズルディスペンス法を採用した塗布装置である。
On the other hand, a
そして、図3(b)に示すように、第1ヘッド部5における吐出ノズル523は、シリンジポンプ筐体521の下面522にY方向に等間隔に離隔して多数(この例では16個)設けられている。また、各吐出ノズル523先端の開口部525の形状はX方向に長い矩形であり、X方向の開口A5xが約100μm、Y方向の開口A5yが約50μmである。後述するように、このパターン形成装置1では、ステージ3に載置した基板WをX方向に移動させながら吐出口525から塗布液を吐出させるので、上記形状を有する吐出口525から吐出される塗布液は、基板W上に比較的狭い幅で、かつ厚く塗布されることになる。
As shown in FIG. 3B, a large number (16 in this example) of
図4は第2ヘッドに設けられたシリンジポンプの構造を示す図である。より具体的には、図4(a)は第2ヘッド部7に設けられたシリンジポンプ72の内部構造を示す側面図であり、また図4(b)はシリンジポンプ72下面に設けられた吐出ノズルの構造を示す図である。図4(a)に示すように、第2ヘッド部7のシリンジポンプ72は、第1ヘッド部5のシリンジポンプ52と略同様の概略構成を備えており、制御部6からの制御指令によってプランジャ724が押し下げられると、筐体721の内部空間SPに連通する吐出ノズル723の吐出口725から塗布液が連続的に吐出される。ただし、第2ヘッド部7では、シリンジポンプ72の下面722に設けられた吐出ノズル723の構成が第1ヘッド部5と相違する。つまり、この吐出ノズル723の吐出口725の開口方向はX方向に傾いておらず、真下(−Z方向)に向いている。
FIG. 4 is a view showing a structure of a syringe pump provided in the second head. More specifically, FIG. 4A is a side view showing the internal structure of the
図4(b)に示すように、第2ヘッド部7におけるシリンジポンプ72の下面722には、Y方向に所定の距離(例えば50mm)だけ離隔した2つの吐出ノズル723が設けられている。各吐出ノズル723の吐出口725の開口形状はY方向に長い矩形であり、X方向の開口A7xが例えば20μm、Y方向の開口A7yはこれより大きく例えば2mmである。
As illustrated in FIG. 4B, two
図5は第3ヘッドに設けられたシリンジポンプの構造を示す図である。より具体的には、図5(a)は第3ヘッド部9に設けられたシリンジポンプ92の内部構造を示す側面図であり、また図5(b)はシリンジポンプ92下面に設けられた吐出ノズルの構造を示す図である。図5(a)に示すように、第3ヘッド部9のシリンジポンプ92は、第1ヘッド部5のシリンジポンプ52と略同様の概略構成を備えており、制御部6からの制御指令によってプランジャ724が押し下げられると、筐体921の内部空間SPに連通する吐出ノズル723の吐出口725から塗布液が連続的に吐出される。
FIG. 5 is a view showing the structure of a syringe pump provided in the third head. More specifically, FIG. 5A is a side view showing the internal structure of the
図5(b)に示すように、第3ヘッド部9におけるシリンジポンプ92の下面922には、Y方向に所定の距離(例えば155mm)だけ離隔した2つの吐出ノズル923が設けられている。なお、第3ヘッド部9の2つの吐出ノズル923、923のY方向への間隔は、第2ヘッド部7の2つの吐出ノズル723、723のY方向への間隔よりも広く、第3ヘッド部9の2つの吐出ノズル923、923は、第2ヘッド部7の2つの吐出ノズル723、723のY方向の両外側に位置する。また、各吐出ノズル923の吐出口925の開口形状はX方向に長い矩形であり、X方向の開口A9xが例えば100μm、Y方向の開口A9yはこれより小さく例えば50μmである。
As shown in FIG. 5B, two
なお、各シリンジポンプ52、72、92に貯留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。また、この実施形態では、第1ヘッド部5のシリンジポンプ52に貯留される塗布液の粘度よりも、第2・第3ヘッド部7、9のシリンジポンプ72、92に貯留される塗布液の粘度が低く設定されている。具体的には、第1ヘッド部5のシリンジポンプ52に貯留される高粘度の塗布液の粘度は100Pa・s〜1000Pa・sであり、第2・第3ヘッド部7、9のシリンジポンプ72、92に貯留される低粘度の塗布液の粘度は10Pa・s〜100Pa・sである。ちなみに、この塗布液の粘度の調整は、溶剤の比率を変化させることで実行できる。
In addition, as a coating liquid stored by each
図6は、図1の装置でパターン形成された光電変換デバイスの一実施形態を示す図である。この太陽電池モジュールMは、太陽電池用基板S(図8)の光電変換面を覆うように反射防止膜R(図8)が形成されてなる基板Wの表面(光電変換面および反射防止膜Rが設けられた面)に導電性ペーストを塗布することにより、幅が細く高さのある多数のフィンガー配線パターンFと、これらを横断するように設けられたより幅広のバス配線パターンBとを設けた構造を有している。フィンガー配線パターンFとバス配線パターンBとはその交点において電気的に接続されている。以下では、フィンガー配線パターンFの延設方向を符号Df、バス配線パターンBの延設方向を符号Dbで表し、これらが直交しているものとするが、他の角度を持って交わるものであってもよい。 FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of a photoelectric conversion device patterned by the apparatus of FIG. This solar cell module M has a surface (photoelectric conversion surface and antireflection film R) on which an antireflection film R (FIG. 8) is formed so as to cover the photoelectric conversion surface of the solar cell substrate S (FIG. 8). A plurality of finger wiring patterns F having a narrow width and a high width and a wider bus wiring pattern B provided so as to cross these are provided. It has a structure. The finger wiring pattern F and the bus wiring pattern B are electrically connected at the intersection. In the following, the extending direction of the finger wiring pattern F is represented by a symbol Df, and the extending direction of the bus wiring pattern B is represented by a symbol Db, which are orthogonal to each other, but intersect with each other at another angle. May be.
光入射によって光電変換面へ発生した電荷は、基板上に多数形成されたフィンガー配線パターンFによって捕捉され、さらにバス配線パターンBに集められて外部に取り出される。いずれの電極パターンも電気抵抗が低いことが求められるが、基板表面に多数形成されるフィンガー配線パターンFについては入射光の遮蔽を抑えるべく幅を小さくする必要があり、その分高さが必要となる。すなわち、フィンガー配線パターンFとしては高アスペクト比のパターンが求められる。一方、数の少ないバス配線パターンBについては入射光の遮蔽の問題よりも低抵抗化がより求められ、より幅広のパターンが求められる。 Charges generated on the photoelectric conversion surface by light incidence are captured by a large number of finger wiring patterns F formed on the substrate, collected by the bus wiring pattern B, and taken out to the outside. Each electrode pattern is required to have a low electrical resistance, but it is necessary to reduce the width of the finger wiring pattern F formed on the surface of the substrate in order to suppress the shielding of incident light. Become. That is, a high aspect ratio pattern is required as the finger wiring pattern F. On the other hand, for the small number of bus wiring patterns B, lower resistance is required than the problem of shielding incident light, and a wider pattern is required.
また、この実施形態では、Y方向の略中央に形成された2本のバス配線パターンBの両外側それぞれに1本ずつ、延設方向Dbに延びる補助配線パターンCが、複数のフィンガー配線パターンFに上方から跨って形成されている。特に、図6に示すように、各補助配線パターンCは、延設方向Dbに平行に揃う各フィンガー配線パターンFの端に交差するように設けられており、フィンガー配線パターンFとの交差部分で当該フィンガー配線パターンFに電気的に接続されている。このように補助配線パターンCを設けることで、例えば、図6中の×印より外側のフィンガー配線パターンFが当該×印の部分でバス配線パターンBとの間で断線したとしても、×印より外側のフィンガー配線パターンFにより集電された電荷は、図6中の破線矢印で例示するように、補助配線パターンCおよび他のフィンガー配線パターンFを経由してバス配線パターンBまで到ることができる。このように太陽電池モジュールMは、フィンガー配線パターンFが断線した場合であっても、その出力を維持できるように構成されている。続いて、この太陽電池モジュールの製造プロセスについて説明する。 Further, in this embodiment, one auxiliary wiring pattern C extending in the extending direction Db, one on each outer side of the two bus wiring patterns B formed substantially at the center in the Y direction, has a plurality of finger wiring patterns F. Are formed from above. In particular, as shown in FIG. 6, each auxiliary wiring pattern C is provided so as to intersect the end of each finger wiring pattern F aligned in parallel with the extending direction Db, and at the intersection with the finger wiring pattern F. The finger wiring pattern F is electrically connected. By providing the auxiliary wiring pattern C in this way, for example, even if the finger wiring pattern F outside the x mark in FIG. 6 is disconnected from the bus wiring pattern B at the x mark part, The charge collected by the outer finger wiring pattern F may reach the bus wiring pattern B via the auxiliary wiring pattern C and other finger wiring patterns F, as illustrated by the broken line arrows in FIG. it can. Thus, the solar cell module M is configured to maintain the output even when the finger wiring pattern F is disconnected. Then, the manufacturing process of this solar cell module is demonstrated.
図7は図1のパターン形成装置を用いた太陽電池製造プロセスを示すフローチャートである。図8は、図7のフローチャートで実行される配線パターンの形成動作を示す模式図である。より詳しくは、図8(a)は、図7に示すステップS103でのフィンガー配線パターンの形成動作を示し、図8(b)は、図7に示すステップS106でのバス配線パターンの形成動作を示し、図8(c)は、図7に示すステップS107での補助配線パターンの形成動作を示している。 FIG. 7 is a flowchart showing a solar cell manufacturing process using the pattern forming apparatus of FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing a wiring pattern forming operation executed in the flowchart of FIG. More specifically, FIG. 8A shows the finger wiring pattern forming operation in step S103 shown in FIG. 7, and FIG. 8B shows the bus wiring pattern forming operation in step S106 shown in FIG. FIG. 8C shows an auxiliary wiring pattern forming operation in step S107 shown in FIG.
まず、光電変換面に反射防止膜を形成した基板Wがパターン形成装置1に搬入されて、初期位置(図1に示す位置)に位置決めされたステージ3に載置される(ステップS101)。続いて、ステージ3が(+X)方向に移動を開始する(ステップS102)。この状態で第1ヘッド部5の吐出ノズル523が塗布液を吐出することにより、塗布液が基板W表面に塗布されて、フィンガー配線パターンFが形成される(ステップS103)。
First, the substrate W having the antireflection film formed on the photoelectric conversion surface is carried into the
つまり、図8(a)に示すように、基板Wを(+X)方向に移動させながら、シリンジポンプ52の吐出ノズル523から比較的粘度の高い塗布液A1を吐出させ、吐出直後の塗布液A1に対して光照射部53から光L1を照射することにより、幅が狭いとともに高さの高いフィンガー配線パターンF(つまり、高アスペクト比のフィンガー配線パターンF)が基板W表面に形成される。第1ヘッド5において吐出ノズル523はY方向に16個並べて設けられているため、フィンガー配線パターンFはY方向に16本並べて平行に形成される。また、ステップS103では、形成したフィンガー配線パターンFの高さが、高さ検出センサ54によって実測される。なお、このステップS103を終えた段階では、フィンガー配線パターンFの延設方向Dfは基板移動方向であるX方向に等しい。
That is, as shown in FIG. 8A, while the substrate W is moved in the (+ X) direction, the coating liquid A1 having a relatively high viscosity is discharged from the
図7に戻って太陽電池製造プロセスの説明を続ける。ステップS104では、上記のようにフィンガー配線パターンFが形成された基板Wを載置するステージ3が90度回動する。これにより、フィンガー配線パターンFの延設方向DfはY方向となる。また、後続のステップS106において第2ヘッド部7により形成されるバス配線パターンBの延設方向DbはX方向となるため、結果的にフィンガー配線パターンFの延設方向Dfとバス配線パターンBの延設方向Dbとは基板W上で直交することとなる。
Returning to FIG. 7, the description of the solar cell manufacturing process will be continued. In step S104, the stage 3 on which the substrate W on which the finger wiring pattern F is formed as described above is rotated 90 degrees. Thereby, the extending direction Df of the finger wiring pattern F becomes the Y direction. Further, in the subsequent step S106, the extending direction Db of the bus wiring pattern B formed by the
ステージ3の回動とともに、フィンガー配線パターンFの高さ検出結果に基づいてステージ昇降機構24が動作して、ステージ3の高さ調整が実行される(ステップS105)。それに続いて、第2ヘッド部7により、基板W上にバス配線パターンBが形成される(ステップS106)。
As the stage 3 rotates, the
つまり、図8(b)に示すように、フィンガー配線パターンFを形成済みの基板WをX方向に移動させながら吐出ノズル723の吐出口725から比較的粘度の低い塗布液A2を吐出させ基板Wに塗布する。こうして、基板W表面に対して延設方向Dbに相対移動する吐出ノズル723によって、16本のフィンガー配線パターンFを上方から延設方向Dbへ跨ぐライン状に塗布液A2が塗布される。このとき基板W表面に塗布される塗布液A2は比較的低粘度であって高い流動性を有する。したがって、フィンガー配線パターンF上に供給された塗布液A2は、フィンガー配線パターンF上に留まることなく流動して、Y方向に広がるとともにその自重により各フィンガー配線パターンFの間Ifに流れ込む。
That is, as shown in FIG. 8B, the substrate W on which the finger wiring pattern F has been formed is moved in the X direction to discharge the coating liquid A2 having a relatively low viscosity from the
さらに、塗布直後の塗布液A2に対しては光照射部73から光L2が照射される。こうして、16本のフィンガー配線パターンFを延設方向Dbへ跨ぐバス配線パターンBが形成される。なお、第2ヘッド7において吐出ノズル723はY方向に2個並べて設けられているため、バス配線パターンBはY方向に2本並べて平行に形成される。
Further, the light L2 is irradiated from the
図7に戻って太陽電池製造プロセスの説明を続ける。ステップS107では、上記のようにフィンガー配線パターンFおよびバス配線パターンBが形成された基板Wに対して、第3ヘッド部9によって基板W上に補助配線パターンCが形成される。つまり、図8(c)に示すように、フィンガー配線パターンFおよびバス配線パターンBを形成済みの基板WをX方向に移動させながら吐出ノズル923の吐出口925から比較的粘度の低い塗布液A3を吐出させ基板Wに塗布する。こうして、基板W表面に対して延設方向Dbに相対移動する吐出ノズル923によって、16本のフィンガー配線パターンFを上方から延設方向Dbへ跨ぐライン状に塗布液A3が塗布される。このとき基板W表面に塗布される塗布液A3は比較的低粘度であって高い流動性を有する。したがって、フィンガー配線パターンF上に供給された塗布液A3は、フィンガー配線パターンF上に留まることなく流動して、Y方向に広がるとともにその自重により各フィンガー配線パターンFの間Ifに流れ込む。
Returning to FIG. 7, the description of the solar cell manufacturing process will be continued. In step S107, the auxiliary wiring pattern C is formed on the substrate W by the third head unit 9 with respect to the substrate W on which the finger wiring pattern F and the bus wiring pattern B are formed as described above. That is, as shown in FIG. 8C, the coating liquid A3 having a relatively low viscosity is discharged from the
さらに、塗布直後の塗布液A3に対して光照射部93から光L3が照射されて、16本のフィンガー配線パターンFを延設方向Dbへ跨ぐ補助配線パターンCが形成される。なお、第3ヘッド9では、このような吐出ノズル923、923が2つ、第2ヘッド部7が有する2つの吐出ノズル723、723のY方向の両外側に設けられている。したがって、Y方向の略中央に形成された2本のバス配線パターンBの両外側それぞれに1本ずつ補助配線パターンCが形成されることとなる。
Further, the light L3 is irradiated from the
再び図7に戻って、太陽電池製造プロセスの説明を続ける。上記のようにして基板W上にフィンガー配線パターンF、バス配線パターンBおよび補助配線パターンCが形成されると、ステージ3の移動が停止し(ステップS108)、パターン形成済みの基板Wが搬出される(ステップS109)。この時点ではこれらの配線パターンは単に反射防止膜R上に付着しているにすぎないため、反射防止膜Rを貫通させて光電変換面と配線パターンとを導通させる(ファイヤースルー)ための加熱処理が、図示しない加熱装置によって実行される(ステップS109)。 Returning to FIG. 7 again, the description of the solar cell manufacturing process will be continued. When the finger wiring pattern F, the bus wiring pattern B, and the auxiliary wiring pattern C are formed on the substrate W as described above, the movement of the stage 3 is stopped (step S108), and the patterned substrate W is carried out. (Step S109). At this time, since these wiring patterns are merely attached on the antireflection film R, a heat treatment for passing through the antireflection film R and conducting the photoelectric conversion surface and the wiring pattern (fire through) is performed. Is performed by a heating device (not shown) (step S109).
以上のように、この実施形態では、16本のフィンガー配線パターンFを跨ぐライン状に塗布液A3が塗布されて、これらフィンガー配線パターンFに跨る補助配線パターンCが形成される。したがって、補助配線パターンCを構成する塗布液A3が、各フィンガー配線パターンFの間Ifに流動せず補助配線パターンCが浮いて形成されるおそれがあった。これに対して本実施形態では、補助配線パターンCを構成する塗布液A3は、フィンガー配線パターンFを構成する塗布液A1よりも粘性が低く、換言すれば、高い流動性を有している。そのため、この塗布液A3を各フィンガー配線パターンFの間Ifに十分に流動させて塗布することができる。その結果、塗布液A3で構成される補助配線パターンCを各フィンガー配線パターンFの間Ifで基板W表面に密接させて、補助配線パターンCの断線を抑制することが可能となっている。 As described above, in this embodiment, the coating liquid A3 is applied in a line shape across the 16 finger wiring patterns F, and the auxiliary wiring pattern C straddling the finger wiring patterns F is formed. Therefore, the coating liquid A3 constituting the auxiliary wiring pattern C may not flow to If between the finger wiring patterns F, and the auxiliary wiring pattern C may be floated. On the other hand, in this embodiment, the coating liquid A3 constituting the auxiliary wiring pattern C has a lower viscosity than the coating liquid A1 constituting the finger wiring pattern F, in other words, has a high fluidity. Therefore, the coating liquid A3 can be applied by allowing it to flow sufficiently to If between the finger wiring patterns F. As a result, the auxiliary wiring pattern C composed of the coating liquid A3 can be brought into close contact with the surface of the substrate W at the interval between the finger wiring patterns F to suppress the disconnection of the auxiliary wiring pattern C.
以上説明したように、この実施形態では、塗布液A1が本発明の「第1の塗布液」に相当し、塗布液A3が本発明の「第2の塗布液」に相当し、塗布液A2が本発明の「第3の塗布液」に相当し、フィンガー配線パターンFが本発明の「第1のパターン」に相当し、補助配線パターンCが本発明の「第2のパターン」に相当し、バス配線パターンBが本発明の「第3のパターン」に相当し、延設方向Dfが本発明の「第1の方向」に相当し、延設方向Dbが本発明の「第2の方向」「第3の方向」に相当し、図7に示すステップS101〜ステップS105が本発明の「準備工程」に相当し、図7に示すステップS107が本発明の「第2のパターン形成工程」に相当し、ステップS106が本発明の「第3のパターン形成工程」に相当している。また、ステージ3が本発明の「支持手段」に相当し、ステージ移動機構2と第3ヘッド部9が協同して本発明の「第2のパターン形成手段」として機能している。
As described above, in this embodiment, the coating liquid A1 corresponds to the “first coating liquid” of the present invention, the coating liquid A3 corresponds to the “second coating liquid” of the present invention, and the coating liquid A2 Corresponds to the “third coating solution” of the present invention, the finger wiring pattern F corresponds to the “first pattern” of the present invention, and the auxiliary wiring pattern C corresponds to the “second pattern” of the present invention. The bus wiring pattern B corresponds to the “third pattern” of the present invention, the extending direction Df corresponds to the “first direction” of the present invention, and the extending direction Db corresponds to the “second direction” of the present invention. 7 corresponds to the “third direction”, steps S101 to S105 shown in FIG. 7 correspond to the “preparation step” of the present invention, and step S107 shown in FIG. 7 corresponds to the “second pattern formation step” of the present invention. Step S106 corresponds to the “third pattern forming step” of the present invention. The stage 3 corresponds to the “support means” of the present invention, and the
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、上記では、太陽電池モジュールMの補助配線パターンCを形成する場合を例示して本発明の実施形態を説明したが、本発明の適用範囲はこれに限られない。つまり、本発明は、基板表面に形成された複数のパターンを跨いでライン状に塗布される塗布液によって、さらに別のパターンを形成するパターン形成技術全般に適用可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above description, the embodiment of the present invention has been described by exemplifying the case where the auxiliary wiring pattern C of the solar cell module M is formed. However, the scope of the present invention is not limited to this. That is, the present invention can be applied to all pattern formation techniques in which another pattern is formed by a coating solution applied in a line across a plurality of patterns formed on the substrate surface.
また、上記実施形態では、フィンガー配線パターンFの両端それぞれに対して、補助配線パターンCが形成されていた。しかしながら、補助配線パターンCの本数や位置はこれに限られず、適宜変更可能である。また、その他のフィンガー配線パターンFおよびバス配線パターンBの本数や位置についても適宜変更可能である。 In the above embodiment, the auxiliary wiring pattern C is formed on each end of the finger wiring pattern F. However, the number and position of the auxiliary wiring patterns C are not limited to this, and can be changed as appropriate. Further, the numbers and positions of other finger wiring patterns F and bus wiring patterns B can be changed as appropriate.
また、上記実施形態では、バス配線パターンB用の塗布液A2と補助配線パターン用の塗布液A3との粘性関係については特に説明しなかったが、これら塗布液A2、A3の粘性は互いに異なっていても良く、あるいは等しくても良い。なお、塗布液A2、A3の粘性が等しい場合には、補助配線パターンCおよびバス配線パターンBそれぞれの塗布液A2、A3を共通化することができ、各配線パターンB、C毎に塗布液を調合する必要が無くなるため、パターン形成装置を管理する管理者の負担を軽減できる等の利点が得られる。 In the above embodiment, the viscosity relationship between the coating liquid A2 for the bus wiring pattern B and the coating liquid A3 for the auxiliary wiring pattern is not particularly described. However, the viscosities of the coating liquids A2 and A3 are different from each other. Or they may be equal. If the viscosity of the coating liquids A2 and A3 is equal, the coating liquids A2 and A3 of the auxiliary wiring pattern C and the bus wiring pattern B can be shared, and the coating liquid is applied to each of the wiring patterns B and C. Since there is no need for blending, there is an advantage that the burden on the administrator who manages the pattern forming apparatus can be reduced.
この場合、例えば、比較的粘度の低い塗布液を調合して一箇所に貯留するとともに、この塗布液をマニホールドによって第2、第3ヘッド部5、7のシリンジポンプ72、92へと供給するように構成しても良い。
In this case, for example, a coating liquid having a relatively low viscosity is prepared and stored in one place, and the coating liquid is supplied to the syringe pumps 72 and 92 of the second and
また、上記実施形態では、フィンガー配線パターンF、バス配線パターンB、補助配線パターンCの順番で配線パターンを形成した。しかしながら、これらの形成順序も適宜変更可能であり、具体的には、フィンガー配線パターンF、補助配線パターンC、バス配線パターンBの順番や、バス配線パターンB、フィンガー配線パターンF、補助配線パターンCの順番で配線パターンを形成することもできる。 Moreover, in the said embodiment, the wiring pattern was formed in order of the finger wiring pattern F, the bus wiring pattern B, and the auxiliary wiring pattern C. However, these formation orders can be changed as appropriate. Specifically, the order of the finger wiring pattern F, the auxiliary wiring pattern C, and the bus wiring pattern B, the bus wiring pattern B, the finger wiring pattern F, and the auxiliary wiring pattern C are specifically described. The wiring pattern can also be formed in this order.
また、上記実施形態では、バス配線パターンBと補助配線パターンCとは、いずれも同じ延設方向Dbに延設して形成される。そこで、第2ヘッド部7に、バス配線パターンB用の吐出ノズル723以外に、補助配線パターンC用の吐出ノズル923も一緒に形成しておき、このように構成された第2ヘッド部7によって、パス配線パターンBの形成と補助配線パターンCの形成とを同時並行して実行しても良い。
In the above embodiment, both the bus wiring pattern B and the auxiliary wiring pattern C are formed so as to extend in the same extending direction Db. Therefore, in addition to the
吐出ノズル523の構成(吐出口525の形状や傾き等)についても、上記実施形態で例示したものに限られず、必要に応じて適宜変更が可能である。 The configuration of the discharge nozzle 523 (such as the shape and inclination of the discharge port 525) is not limited to that illustrated in the above embodiment, and can be changed as appropriate.
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および方法に適用可能であり、特に、複数のフィンガー配線パターンFに対して補助配線パターンCを形成する装置および方法に対して特に好適に適用できる。 The present invention is applicable to an apparatus and a method for forming a pattern on a substrate, for example, an electrode wiring pattern on a solar cell substrate, and in particular, an apparatus for forming an auxiliary wiring pattern C on a plurality of finger wiring patterns F and The present invention can be particularly preferably applied to the method.
1…パターン形成装置
2…ステージ移動機構
24…ステージ昇降機構
3…ステージ
5…第1ヘッド部
523…吐出ノズル
7…第2ヘッド部
723…吐出ノズル
9…第3ヘッド部
923…吐出ノズル
A1、A2、A3…塗布液
F…フィンガー配線パターン
B…バス配線パターン
C…補助配線パターン
W…基板
DESCRIPTION OF
Claims (6)
第1の塗布液によって構成される第1の方向に延びる複数の第1のパターンがその表面に形成された基板を準備する準備工程と、
前記第1の塗布液よりも粘度の低い第2の塗布液を吐出するノズルを前記第1の方向に交差する第2の方向に前記基板表面に対して相対移動させることによって前記複数の第1のパターンを上方から跨ぐライン状に前記第2の塗布液を塗布して、前記複数の第1のパターンに跨る第2のパターンを形成する第2のパターン形成工程と
を備えたことを特徴とするパターン形成方法。 Pattern formation that forms a pattern by applying a coating liquid onto the substrate surface by moving a nozzle that discharges a coating liquid containing a material for forming a pattern relative to the substrate surface above the substrate surface. In the method
A preparation step of preparing a substrate on the surface of which a plurality of first patterns extending in a first direction constituted by a first coating liquid are formed;
The nozzles for discharging a second coating solution having a viscosity lower than that of the first coating solution are moved relative to the substrate surface in a second direction that intersects the first direction, thereby the plurality of first layers. A second pattern forming step of forming the second pattern straddling the plurality of first patterns by applying the second coating liquid in a line shape across the pattern from above. Pattern forming method.
第1の塗布液によって構成される第1の方向に延びる複数の第1のパターンがその表面に形成された基板を支持する支持手段と、
前記第1の塗布液よりも粘度の低い第2の塗布液を吐出するノズルを前記第1の方向に交差する第2の方向に前記基板表面に対して相対移動させることによって前記複数の第1のパターンを上方から跨ぐライン状に前記第2の塗布液を塗布して、前記複数の第1のパターンに跨る第2のパターンを形成する第2のパターン形成手段と
を備えたことを特徴とするパターン形成装置。
Pattern formation that forms a pattern by applying a coating liquid onto the substrate surface by moving a nozzle that discharges a coating liquid containing a material for forming a pattern relative to the substrate surface above the substrate surface. In the device
A support means for supporting the substrate on the surface of which a plurality of first patterns extending in the first direction constituted by the first coating liquid are formed;
The nozzles for discharging a second coating solution having a viscosity lower than that of the first coating solution are moved relative to the substrate surface in a second direction that intersects the first direction, thereby the plurality of first layers. And a second pattern forming means for forming the second pattern straddling the plurality of first patterns by applying the second coating liquid in a line shape across the pattern from above. Pattern forming apparatus.
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JP2014210226A (en) * | 2013-04-17 | 2014-11-13 | 信越化学工業株式会社 | Material coating method, solar cell element electrode forming method, and solar cell element diffusion layer forming method |
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