JP2015528194A - 基板上に少なくとも１つの導電性流体を堆積するためのマトリックス、このようなマトリックスを含む装置、および堆積方法。 - Google Patents

Abstract

本発明は、基板上に導電性流体を堆積させるための堆積マトリックスに関する。この堆積マトリックスは、少なくとも１つの流体（１３）を保持するための保持体（１１）を含んでいる。流体（１３）は、導電性を有し、その粘度は、光源（５）からの放射光によって変化し、これにより、前記流体（１３）を基板（３）上に堆積させ、基板（３）上に、導電性接点または導電性トラックを形成することができる。保持体（１１）は、前記導電性流体に対する少なくとも１つの貯蔵槽（１７）を含み、貯蔵槽（１７）の底壁（１９）は、堆積工程の間、前記基板（３）に対向した位置に配置されようになっている。前記底壁（１９）は、打ち抜き孔を有し、これにより、前記流体（１３）が前記光源（５）からの放射光（１５）に暴露されるときに、基板（３）上に、前記導電性流体（１３）の流れ（１８）を作ることができる。打ち抜き孔は、基板（３）の上に堆積されるべき流体のパターンに従って形成される。堆積マトリックス（７）は、前記光源（５）からの放射光に対して透過性を有するパターン（３０）を有する光学板（９）を更に備えている。光学板（９）は、光源（５）からの放射光で、前記パターン（３０）の外部に出る放射光に対しては、不透明であるが、パターン（３０）は、前記保持構造体の孔のパターン（２２）を覆うパターンに対応する、前記光源から前記光学板（９）上に投影される放射光に対しては、透過性を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、基板上に少なくとも１つの導電性流体を堆積させるためのマトリックス、このような堆積マトリックスを備える装置、および堆積工程に関する。

更に詳細には、本発明は、金属被覆の製造、および、特に太陽電池、または太陽電池パネル間の相互接続の分野における金属接点の形成に適用しうるものである。

局所化した接点を形成するために太陽電池のために使用されるメタリゼーション方法の中、例えば、スクリーン印刷法やレーザ堆積法が公知である。

太陽電池の製造に際し、金属接点を形成するために最も一般的に使用されている方法は、スクリーン印刷法である。

この方法は、ＡｇまたはＡｌを基本とする金属ペーストを、スクリーンを通して強制注入することにより、ＡｇまたはＡｌを堆積させるものである。この方法は、低コストで、生産速度が大であるにもかかわらず、多くの欠点を有している。またこの方法は、大量のペーストを消費する（最小堆積厚さは、１０μｍであり、かつスクリーン上に、残留堆積物を残す）。更に、この方法には、基板との接点を作る必要があり、機械圧力を加える必要がある。そのため、破損の危険性は大となり、薄い基板を使用することはできない。最後に、メタリゼーション線の幅は、スクリーンの孔の寸法によって制限される（この孔は、最小約１００μｍである）。これらの金属接点は、抵抗損失が大とならないようにするためには、多くの過程を経て製造しなければならない。

別の公知の方法は、エアロゾルジェットを使用して、金属接点を形成することである。

堆積中に、金属は、スプレーの形で堆積される。初期に金属をインクの形で噴霧するヘッドは、基板の上方を移動することができ、これにより、任意のタイプの構造とパターンを有する分散された接点が形成される。形成された金属トラックの幅は小さい（約５０μｍ程度）ので、多くの金属が消費されることはない。

しかし、金属は、１個のヘッドのみにより堆積されるので、処理能力、および金属接点の製造速度は、十分に高くはなく、従って、現在の工業的製造工程で利用することはできない。

更に、この方法では、金属スプレーを噴射するヘッドと基板との位置あわせ、およびこれらの間の運動が非常に重要である。具体的には、この位置あわせ、および吐出ヘッドの運動は、太陽電池の出力を低下させないためには、非常に正確でなければならない（ヘッドの動きの誤差は、メタリゼーション線のサイズに比して小さくなければならない）。しかし、このように位置合わせするには、高価な技術的手段を必要とし、かつ非常に長い時間を要する。そのため、太陽電池の生産速度は、それに応じて低下してしまう。

従来提案されている更に別の手法は、特許文献１に記載されているようなレーザ照射による接点製作とよばれている手法である。

この方法によって、太陽電池用の局所化した接点を製造することができる。基板は、まずウェハの単位で表面がメタライズされ、次に、レーザビームが正確にポイントに送られ、このメタライズされた表面が局所的に加熱され、これにより、Ａｌ／Ｓｉ合金を基本とする接点が製造される。レーザビームの動きによって、任意のタイプの構造／パターンを製造することができる。接点の品質およびシリコンの劣化は、レーザパラメータを注意深く選定することにより、制御することができる。この工程では、ウェハ単位のメタリゼーションが行われるので、この工程は、背面接点を使用するセル構造に対しては、適用することができない。

最後に、いくつかの企業（ＢＡＳＦ、ＳＣＨＭＩＤ、およびＡｕｒｅｎｔｕｍ）は、レーザ転写印刷機械、およびこれに専用のウェハ用のインクを開発している。この機械は、太陽電池用の局所化接点を形成するためのものであり、このインクは、例えば、「Ｃｙｐｏｓｏｌ」（登録商標）Ｌの名称で市販されている、銀、またはアルミニウムインクである。原理的には、レーザ転写印刷は、半導体ウェハの基板上に堆積されるべき金属を含有する粘性インクで被覆された無端ベルトを使用している。このベルトは、基板の上方で動き、レーザビームは、基板に対向する面と反対側のベルトの面上に照射される。そのため、インクは、レーザビームの作動によって基板上に噴射され、それにより、金属接点が製造される。

これらのインクは、粘性を有し、毛管作用によって、標準条件下で、ベルトの上に堆積されて残り、かつレーザの作動で噴射されて、基板上に堆積されるようになっている。

この工程は、連続的である。すなわち、工程中に、インクの粘度は、制御され、調整されて、ベルトはノンストップで運転される。ベルトは、金属を排出するために使用されるレーザの波長に対して透過性を有する。

この工程は、レーザ誘起前方転写（ＬＩＦＴ：ｌａｓｅｒ−ｉｎｄｕｃｅｄ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｒａｎｓｆｅｒ）の原理に基づいている。このレーザ誘起前方転写（ＬＩＦＴ）の原理は、主に、生物学において使用され、ホルダー上に堆積している粘性材料を、レーザ作用に基づいて噴出するものである。

上記の企業によると、６０μｍより小さい幅を有するメタリゼーション線を製造することができる（例えば、非特許文献１参照）。

しかしながら、この方法は、レーザの配置が示されている場合や、レーザビームの移動の精度が高い場合等には、微妙な問題を有している。従って、この工程を工業的に適用することは、困難であると考えられる。

インク転写印刷機の分野では、特許文献２は、粘性効果を利用して、紙の上にインクを転写するための転送マトリックスを備える印刷装置を提案している。しかしながら、この装置で使用されるインクは、導電性ではなく、この装置は、本発明におけるように、基板上に導電性トラックを製造するために使用することはできない。

国際特許出願ＷＯ００６０６７４号明細書 米国特許第ＵＳ５７４５１２８号明細書

"３０ μｍ ｗｉｄｅ ｃｏｎｔａｃｔｓ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃｅｌｌｓ ｂｙ ｌａｓｅｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ（レーザ転写によるシリコンセル上の３０μｍ幅接点）"Ｔ． Ｃ． Ｒｏｄｅｒ， Ｅ． Ｈｏｆｆｍａｎ， Ｊ． Ｒ． Ｋｏｈｌｅｒ， Ｊ． Ｈ． Ｗｅｒｎｅｒ， Ｈａｗａｉｉ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ＩＥＥＥ ２０１０．

本発明は、特に太陽電池の金属接点を製造するために、基板上に小さな金属接点を製造することができる、簡単で、かつ安価な装置、および製造方法を提供することを目的としている。

この目的のために、本発明の１つの主題は、基板上に導電性流体を堆積させるためのマトリックスである。このマトリックスは、少なくとも１つの流体を保持するための構造体を備えている。この流体は、導電性を有するとともに、光源からの放射光によって変化する粘度を有し、これにより、基板上に前記流体を堆積させ、基板上に、導電性トラックまたは導電性接点を形成することができる。

保持構造体は、前記導電性流体に対する少なくとも１つの貯蔵槽を備え、貯蔵槽の底壁は、堆積工程の間、前記基板と対向するように配置されるようになっている。また、前記底壁は、パーフォレーション（打ち抜き孔）を有し、これにより、前記導電性流体が、前記光源からの放射光に暴露されたときに、前記流体を基板上に流すことができる。パーフォレーションは、基板上に堆積されるべき流体のパターンに従って設けられる。本発明においては、堆積マトリックスが、光学板を備えていることを特徴としている。光学板は、前記光源からの放射光に対して、透明なパターンを有するが、前記光源からの放射光で、前記パターンの外部に出る放射光に対しては、不透明である。前記光源からの放射光に対して透明な、前記光学板のパターンは、前記保持体の中の孔のパターンを覆うパターンに対応している。

従って、スクリーン印刷法と同等の堆積速度を達成することができ、しかも、良好な金属接点導電率を得ることができる。更に、小さな金属接点を、再現性よく実現することができる。

更に、孔のパターンを覆っているパターンを備える光学板が存在するため、導電性流体を活性化する放射光を制御することができる。具体的には、光学板によって、導電性流体を活性化する放射光をパターン化することができる。例えば、光学板は、前記光源からの放射光に対して透過するレベルを有するパターンで、フィルタリング被覆することができる（特に光学フィルタの形で）。フィルタリング被覆を使用することにより、フィルタリング被覆の特性は、光学板の透過パターンを種々の異なるゾーンで変化させることができ、従って、導電性流体が受ける光照射の特性を変化させることができる。これにより、特に、多くのタイプの導電性流体（多くの数の導電性流体貯蔵槽に含まれている）に対して、光源自体を変えることなく、同一の堆積装置を使用することができる（これは、光学板の透過パターンの特性によって、導電性流体が受ける照射光の特性を変化させることができるからである）。従って、本発明に於いては、孔を覆っているパターンを備える光学板を使用することにより、光源の良好な位置あわせを保証しつつ、導電性流体の活性化の制御を向上させることができる。

本発明の１つの実施形態においては、光学板は、前記保持構造体の上部を形成し、これにより、閉じた貯蔵槽を得ることができる。この実施形態によると、光学板が、貯蔵槽の中に直接に一体化されている装置を提供することができる。

本発明の別の実施形態に於いては、光学板は、前記保持構造体の上方に配置されている。換言すれば、光学板は、保持構造体を閉じるのではなく、保持構造体とは別個の部分を形成している。この場合には、保持構造体の貯蔵槽の、頭部が開放されているか、または、放射光を透過しうる構造となっている。この実施形態によると、光学板と光源とを、互いに相対的に固定して保持し、種々の異なる貯蔵槽を、光学板の下に配置することができる。従って、保持構造体の中の孔のパターンを覆う、光学板のパターンに従って、同一の光学板／光源アセンブリを使用して、種々の異なるタイプの導電性流体を取り扱うことができる。

その他の特徴は、以下に示す通りであり、本発明は、これらの特徴を、個別に、または組み合わせて具備することができる。

１つ実施形態に於いては、保持構造体は、導電性インクを汚染しない材料で作られている。

更に、別の実施形態に於いては、保持構造体は、窒化ホウ素ＢＮ、炭化ケイ素ＳｉＣ、セラミック材料、石英ＳｉＯ_２、窒化ケイ素ＳｉＮ、またはプラスチックで作られている。

保持構造体を、ステンレス鋼または金属合金で作ることもできる。

前記少なくとも１つの貯蔵槽の内壁は、例えば、保護層を使用して被覆することも考えられる。

従って、前記少なくとも１つの貯蔵槽の内壁は、ヤングの式による接触角が、９０°未満である層で被覆することができる。

１つの例として、孔は、１〜５００μｍの直径を有する。

光学板は、前記光源からの放射光に対して透過性を有するパターンの外部に出る放射光に対しては、反射または吸収することができる。

１つの実施形態に於いては、保持構造体は、少なくとも第１の貯蔵槽と第２の貯蔵槽とを備えている。

１つの実施形態に於いては、第１および第２の貯蔵槽は、異なる導電性流体で充填されている。

別の実施形態に於いては、第１および第２の貯蔵槽の少なくとも一方は、空であり、これにより、前記光源からの放射光を使用して、融解除去、ドーピング、またはアニール処理を行うことができる。

各貯蔵槽には、導電性流体の連続供給手段を設けることができる。また、余剰の導電性流体に対して、排出口を設けることができる。

導電性流体は、例えば、水または他の溶媒を基本とした、銀、ニッケル、銅および／またはアルミニウムを含有するインクである。

本発明はまた、基板上に少なくとも１つの材料を堆積させるための装置にも関する。この装置は、上記で規定した、光源および堆積マトリックスを備えていることを特徴としている。

この装置は、前記光源からの光ビームを、光学板の上に集光するための光学手段を備えることができる。

別の実施形態に於いては、本装置は、光学板のところで前記光源からの平行光ビームを得るための光学手段を備えている。

更に別の実施形態に於いては、前記光源は、レーザ、発光ダイオード、およびランプよりなる構成されるグループから選定される。

本発明は、更に、基板上に少なくとも１つの流体を堆積させる工程に関する。この流体は、導電性材料／導電性粒子を含み、光源からの放射光によって変化する粘度を有する。これにより、基板上に導電性トラックまたは導電性接点を形成する。本工程は、次に述べる特徴を有する。
− 上記で規定された堆積マトリックスは、基板の上方に配置されている。
− 前記保持構造体の少なくとも１つの貯蔵槽の中に含まれる導電性流体は、介在されている光学板を通して、光源からの放射光に暴露され、前記導電性流体は、局所的に液状化し、これにより、導電性流体は、保持構造体の底壁に生成されている孔を通して流出し、所定のパターンに堆積する。

基板上に導電性トラックまたは導電性接点を形成するためのこの工程は、非常に精度が高い。これは、従来技術の部品の位置あわせの問題を解決したからであり、特に、基板上に堆積されるべき流体のパターンに従って、孔が生成されるからである。更に、光学板によって、導電性流体を活性化する照射光をパターン化することができる。

１つの実施形態においては、光源はレーザであり、前記光学板は、光ビームを使用して走査される。

１つの実施形態として、前記光学板の全領域を同時に照射することが考えられる。

他の利点および特徴は、以下の図面の説明を読むことにより、明らかになると思う。

基板上に少なくとも１つの材料を堆積させるための装置を示す図である。 １つの実施形態における堆積マトリックスの詳細を示す図である。 図２における線ＩＩ−ＩＩにおける断面を示す図である。 図３の一部拡大図である。 図２の保持構造体の１つの例の底面図である。 図２の光学板の１つの例の平面図である。 図２に示す図と同じ図であり、レーザビーム走査の１つの例を示している。 別の実施形態における堆積装置を示す図である。

全ての図において、同じ要素には、同じ符号を付してある。

図１は、例えば太陽電池を製造する際に、金属接点を製造するために、基板３上に少なくとも１つの材料を堆積するための装置１を示す。

この装置１は、図１における実施形態例では、光源５と、堆積マトリックス７とを備えている。堆積マトリックス７は、光学板９、および少なくとも１つの流体１３を保持するための保持体１１によって形成されている。流体１３は、導電性と、光源５からの放射光１５によって変化する粘度とを有し、これにより、流体１３を基板３の上に堆積させ、基板３の上に導電性トラックまたは導電性接点が形成される。

放射光によって変化する粘度を有する導電性流体１３は、例えば、特定のインクであり、このインクは、例えば、銀、ニッケル、銅、またはアルミニウムインクである。これらのインクは、水、または他の溶媒をベースにしており、これにより、太陽電池に対する、局所化した接点を製造することができる。

流体１３は、導電性金属充填材料粒子を含んでおり、導電性を有している。

流体が光源５からの放射光によって変化する粘度を有すると言うことは、流体は、光源５の放射光１５が当たったところでは、粘度が局所的に減少するということを意味している。これは、光感応効果（すなわち、特に、光の波長に依存する効果）、または、熱感応効果（すなわち、放射光１５は、導電性流体１３を局所的に加熱して、これにより、導電性流体１３の粘度が減少する効果）によるものである可能性がある。

同様の特性を有する任意の導電性流体、または同様の特性を有する任意の導電性粒子を含有する流体を選択してもよいことは言うまでもない。

光源５は、例えば、レーザ、発光ダイオード、またはランプである。

重要なことは、光源５からの光の波長、および／または光強度が適切に選定されて、光源からの光が導電性流体（例えば、インク）の上に影響を与え、特に、光感応効果、または熱感応効果によって導電性流体の粘度を変化させ、導電性流体の粘度を減少させると言うことである。

レーザまたはレーザダイオードを、光源５として使用すると有利である。これは、レーザまたはレーザダイオードは、よくわかっている１つ以上の波長の高強度の放射光１５を放射するからであり、その放射光は、光学板９、および保持体１１に対して、容易に導くことができるからである。以下に示すように、光ビームは、光学板９、または光学板を有していない保持体の上を走査して、これにより、基板３の上に金属を堆積させる必要がある。

発光ダイオード、または、発光ダイオードのマトリックス、またはランプが使用される場合には、光学板９を有する保持体から形成される堆積マトリックス７は、同時に照射され、それにより堆積工程を加速することができる。具体的には、堆積マトリックスは、長い時間、均一に照射されて、これにより、導電性流体１３は、流れて、基板３の上に堆積される。

選択された光源に応じて、光学手段（図示せず）（例えばレンズ等）を使用して、前記光源からの光ビームを光学板９上に集光させることを想定できることは、言うまでもない。

同様に、特に、光源５としてレーザを使用する場合には、発散光学手段（図示せず）を使用して、光学板９のところで前記光源５からの平行光ビームを得て、光学板９全体を照射することもできる。

これらの光学手段を、複数のレンズ、プリズムまたは他の光学部品から構成して、これにより、光源５からの光線１５を堆積マトリックス７に導くようにしてもよいことは、言うまでもない。

次に、図２〜図５を参照して、堆積マトリックス７について詳細に説明する。

図２および図３に示すように、保持体１１は、前記導電性流体１３を含む、少なくとも１つの貯蔵槽１７を備えている。この実施例では、５つの貯蔵槽（それぞれ、１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ、および１７Ｅ）である。

各貯蔵槽１７の底壁１９は、堆積工程中に前記基板３に対向して位置しており、孔２１を含んでいる。孔２１により、導電性流体１３は、前記光源５からの放射光に暴露されるときに、基板３の上への流れ１８となる。この流れは、図１の中では点線で示されている。

図４（保持体１１の下側を示している）で分かるように、孔２１は、基板３の上に堆積されるべき流体のパターン２２に従って生成される。

この実施例では、パターン２２は、５列の孔２１から構成されている。この孔は、位置あわせされて平行になっている。生成されるべき金属接点に対する要求条件によって、任意の形状のパターンを想定できることは、言うまでもない。従って、パターン２２は、生成されるべき電気接点、および／またはこれらの電気接点を接続する導電性トラックに対応し、これにより、太陽電池パネルの太陽電池から供給される電流を集めることができる。

第１の変形例においては、保持体は、例えば、窒化ホウ素ＢＮ、炭化ケイ素ＳｉＣ、石英ＳｉＯ_２、窒化ケイ素ＳｉＮ、またはセラミック材料で作られている。または耐熱性プラスチックでもよい。

第２の変形例においては、保持体は、ステンレス鋼または金属合金で作られている。

保持体の材料を選択する際には、汚染を起こさない材料とし、従って、基板上に堆積されるべき導電性流体１３を汚染することがないことを保証しうるように注意が払われる。「汚染しない」という表現は、特に、インクが、汚染されておらず（保持構造体の材料の残渣による汚染がない）、保持材料と導電性インクとの間には、相互作用／反応がないことを意味している。

導電性流体１３の保護を強化するためには、ある場合には、貯蔵槽１７の内壁は、保護層で被覆されると想定することもできる。

濡れ特性を改善するために、前記保持体の内壁を、ヤングの式による接触角θが９０°より小さな値の層で被覆することも考えられる。この層はまた、保護層としても機能することができる。この層は、例えば、窒化ホウ素ＢＮ、炭化ケイ素ＳｉＣ、石英ＳｉＯ_２、窒化ケイ素ＳｉＮ、またはセラミック材料、または更に、耐熱性プラスチックで作ることができる。孔２１に関しては、孔２１は、１〜５００μｍの直径を有することができる。この直径は、本質的に、生成されるべき金属接点の寸法／幅に依存し、また、導電性流体１３の、照射を受けた場合、および照射を受けない場合の粘性パラメータにも依存している。具体的には、直径は、導電性流体が照射を受けないときに、貯蔵槽１７の中で毛管作用によって導電性流体１３を含むことができるほどに小さくなければならず、導電性流体１３が放射光１５に暴露されたときに、導電性流体１３の流れ１８により、基板３の上に堆積させることができる程に、大きくなければならない。

図３ａは、導電性流体１３で充填された貯蔵槽１７の孔２１の拡大図を示す。

導電性流体１３の表面張力によって、安定した凸状のメニスカスを各孔の下に形成することができ、これにより、導電性流体１３を貯蔵槽内にとどめ置くことができる。ヤング−ラプラスの式によって与えられるメニスカスの安定条件は、
Ｈ＜σｓｉｎθ／（ρｇＤ）であり、
ここで、Ｈは流体の高さ、σは表面張力、θは接触角、ρは流体の密度、ｇは、重力加速度、およびＤはメニスカスの直径である（図３ａ参照）。

１つの変形例（図３ａに示されている）においては、各孔２１の周囲に円周溝３２を設け、これにより、メニスカスの広がりを制限し、メニスカスの安定性を改善することができる。

孔２１の直径、および孔２１間の距離は、堆積の設計に応じて選定しなければならない。

例えば、孔２１が非常に密集している場合で、また、導電性流体１３が、基板上での導電性流体１３の広がりを制御することができる粘性特性を有する場合には、基板３上には、連続した線で堆積させることができる。また、例えば、シリコン太陽電池の前側メタリゼーションを行う場合には、メタリゼーション線は、１０〜１５０μｍの幅を有する。孔２１の寸法を適切に選定することにより、まず最初に、導電性流体１３が、この孔の横に堆積され、光源５が保持体１１の上を走査するときに、導電性流体１３は、均一に広がって堆積され、これにより、連続線が形成されるようにしなければならない。

例えば、ＰＥＲＣ型セルに対する後側接点の局所化堆積を行う要領で、孔２１を、離間させることができる（堆積された後には、接点の直径は、１０〜１００μｍであり、接点の間の間隔は、４００μｍ〜１ｍｍである）。

考慮すべき別のパラメータとしては、上記で定めた、貯蔵槽１７の中の導電性流体１３の高さＨもある。Ｈは、例えば、３００μｍ〜１ｍｍである。これは、底壁１９上に導電性流体１３の膜が存在すればそれでよい。

各貯蔵槽に、導電性流体１３（矢印２４で示されている）の連続供給手段２３と、余剰の導電性流体１３（矢印２６により示されている）に対する排出口２５を設けることが非常に有利であるということが分かる。

このように、保持体１１に対して連続供給を行うことができる。これは、特に、太陽電池の製造時における基板上に金属接点を生成するための工業的連続工程に適している。

これは、排出される導電性流体１３が貯蔵槽１７に再注入されるというループの問題であると考えられることは、言うまでもない。

従って、装置１は、使用される導電性流体１３の量の点で、非常に経済的である。

図２に示す実施形態は、細長い形状の複数の貯蔵槽１７Ａ〜１７Ｅを備えている。

別の実施形態（図示せず）は、単一の貯蔵槽１７を備えており、この単一の貯蔵槽は、全貯蔵槽１７Ａ〜１７Ｅを合わせたものの寸法である。

図２に示す実施形態においては、全ての貯蔵槽１７Ａ〜１７Ｅには、同じ導電性流体１３が充填されている。

別の実施形態においては、金属堆積要件に応じて、第１の貯蔵槽１７Ａには、第１の導電性流体が充填され、第２の貯蔵槽１７Ｂには、異なる第２の導電性流体が充填されている。従って、例えば、導電性流体を交互に取り替えることができる。また、３つ以上の異なる導電性流体を使用することも、本発明の範囲から逸脱するものではない。

更に別の実施形態においては、充填された貯蔵槽の中に、空の貯蔵槽を設けることも可能である。この場合には、光源５の光ビームは、孔２１を通って、直接に基板３に到達することができる。これにより、例えば、前記光源５からの放射光を使用して、融解除去、またはアニール処理を実行することができる。これもまた、例えば、特定の局部レーザ処理、またはレーザドーピング処理の問題であるとすることも可能である。

これまでは、保持体１１について説明してきたが、以下では、光学板９に注目する。

光学板９の１つの例を図５に示す。光学板９は、保持体１１の上部壁を形成することができる。または、保持体１１の上に配置することもできる（図１および図３参照）。後者の場合には、保持体１１の材料に関しては、また少なくとも保持体１１の上部壁に関しては、光源５からの放射光に対して、光学的に透明であることが必要である。

図７に示す別の実施形態においては、光学板９は、前記保持体の上方で、一定の距離のところに配置されている。この場合には、保持体の貯蔵槽１７は、上部が開放されていてもよい。

この実施形態においては、光学板９の下に種々の異なる貯蔵槽１７を配置することができる。従って、この場合には、保持体の中の孔のパターンを覆っている光学板のパターンに応じて、同一の光学板／光源アセンブリを使用して、種々のタイプの導電性流体を取り扱うことができる。

光学板９により、パターン３０が作られる。パターン３０は、前記光源５からの放射光に対して透過性があり、光学板９は、パターン３０の外部へ出る、光源からの放射光に対しては、透過性がない。パターン３０は、孔のパターン２２を覆うパターンに対応している。

「光源５からの放射光に対して透過性がない」という表現は、この放射光は吸収または反射されることを意味している。

「放射光に対して透過性がある」という表現は、光源５からの光は、主に、光学板９を通して通過することを意味している。

光学板９のパターン３０は、孔２１のパターン２２を覆っている。

従って、図５に示すように、パターン３０は、５つのストリップによって形成され、このストリップの幅ｅは、孔２１の直径に対応し、このストリップの長さＬは、端部の穴の間の距離に対応している。

しかし、特に、光学板９が、保持体１１から離れた位置に配置されている場合には、光源からの、光学板９を通した、孔２１の上への放射光の投影を考慮に入れる必要がある。これにより、孔２１における光の強度レベルとして、導電性流体１３の粘度を減少させ、導電性流体１３の流れ１８により、基板３の上に堆積させることができる強度レベルを得ることができる。

他の実施形態においては、特に、光源５がレーザである場合には、パターン２２と３０とは、同じパターンであってもよい。

従って、第１の変形例においては、光学板は、前記光源からの放射光に対して透過性を有するパターン３０の外部に出る放射光に対しては、反射または吸収する。

第２の変形例においては、光学板は、前記光源５からの放射光に対して透過性を有するパターン３０と同様のレベルを有するフィルタリング被膜で被覆されている。これは、例えば、前記光源からの放射光に対して透過性を有するパターン３０と同じレベルを有する帯域阻止フィルタ（別名ノッチフィルタ）の問題である。このフィルタは、例えば、光学板９の場所によって、異なる特性、すなわち、異なる阻止帯域を有し、これにより基板３の特定の局所処理を行うことができる。この局所処理は、場所に応じて、例えば、導電性流体を液状化して基板３上に堆積させるか、または、基板上に堆積された金属を処理することである。例えば、複数の貯蔵槽１７があって、それらが、異なる導電性流体を含んでいる場合には（また更には、中の１つが導電性流体を含んでいない場合も含めて）、パターン３０は、各貯蔵槽の上方にある帯域阻止フィルタの周波数応答、および／または空間応答を考慮に入れて形成される。

前記保持構造体の中の孔２１のパターン２２を覆うパターンに対応した透過性パターン３０を光学板９の中に設けることにより、レーザの位置あわせに関する問題を回避するとともに、高い堆積精度を得ることができる。これは、廉価で、かつ要求に合致した堆積精度を保持する大規模工業プロセスへの道を開くものであり、特に、太陽電池の分野において、導電性トラックの規定および厚さに関する要求を満足することができる。また特に、太陽電池の分野では、精度な悪さは、効率の低下を招く可能性がある。更に、孔のパターンを覆うパターンを含む光学板が存在することにより、導電性流体を活性化する放射光を制御することができる。

更に、前記保持構造体の中の孔２１のパターン２２を覆う、光学板９のパターンに応じて、導電性流体１３を、貯蔵槽の中で、要求される圧力に導く／保持することができ、これにより、インクの成分、およびその室温に於ける粘度の選定、また、導電性流体１３の粘度を減少させるために使用する光源５の電力の選定に対して、自由度を拡大することができる。

堆積装置１は、次の要領で動作する。

堆積マトリックス７は、上述したように、基板３の上方に配置される。基板３と堆積マトリックス７は、従来の手段を使用して位置合わせすることができる。

保持体１１と基板３との間の距離は、最適化しなければならない。これにより、導電性流体１３は、制御されて、所定のエリアに堆積される。堆積工程の間、保持体１１は、堆積されるべき層の厚さより高い位置に配置され、これにより、それらが接触しないようにすることができる。例えば、保持体１１は、基板３上の金属接点の最終厚さの上方、約１０ミクロンの距離に配置することができる。

保持体１１は、電気機械移動手段（例えば、可動機械ステージまたは圧電ステージ）によって保持するができる。これにより、特に、基板３に対する相対的な高さｈを制御するとともに、ｘ方向およびｙ方向に移動させることができる。

次に、前記光学板９は、光源５からの放射光に暴露され、これにより、開口２１まで貫通する光線によって、前記導電性流体１３を局所的に液状化して、導電性流体１３を、底壁１９に生成されている開口２１を通して流し、所定のパターン２２に堆積させる。

この目的のために、図６に示すように、前記光学板を、経路２８（点線で示されている）に沿って、光ビームを使用して走査する。

入力エネルギー密度を制御するために、強度検出器４０を保持体１１の中に一体化することができる。強度検出器４０は、光ビームによって走査される経路上にあることが望ましい。

光源５によっては、前記光学板９の全領域を同時に照射することもできることは、言うまでもない。

従って、本発明によると、特に、太陽電池を製造する際に、容易に、かつ迅速に、基板上に金属接点を製造することができることが分かると思う。

１ 装置
３ 基板
５ 光源
７ 堆積マトリックス
９ 光学板
１１ 保持体
１３ 導電性流体
１５ 放射光
１７ 貯蔵槽
１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ、１７Ｅ 貯蔵槽
１８ 導電性流体の流れ
１９ 貯蔵槽の底壁
２１ 孔
２２ 孔のパターン
２３ 連続供給手段
２４ 矢印
２５ 排出口
２６ 矢印
２８ 経路
３０ 光学板のパターン
３２ 円周溝
４０ 強度検出器
Ｄ メニスカスの直径
ｅ ストリップの幅
Ｈ 流体の高さ
ｈ 保持構造体の基板からの高さ
Ｌ ストリップの長さ
θ ヤングの式による接触角

Claims (24)

1. 基板上に導電性流体（１３）を堆積させるための堆積マトリックスであって、導電性があり、基板（３）上に前記流体（１３）を堆積させるための光源（５）からの放射光によって変化する粘度を有する少なくとも１つの流体（１３）を保持するための保持体（１１）を備え、これにより基板（３）上に導電性トラックまたは導電性接点を形成し、保持体（１１）は、前記導電性流体に対する少なくとも１つの貯蔵槽（１７）を備え、前記貯蔵槽の底壁（１９）は、堆積工程の間、前記基板（３）に対向して設置されるようになっており、前記底壁（１９）は、孔（２１）を有し、これにより、前記流体（１３）が前記光源（５）からの放射光（１５）に暴露されたときに、前記導電性流体（１３）の流れ（１８）を基板（３）上に作ることができ、孔（２１）は、基板（３）上に堆積されるべき前記流体のパターン（２２）に従って生成される、堆積マトリックスにおいて、前記光源（５）からの放射光に透過性を有するパターン（３０）を有する光学板（９）を更に備え、光学板（９）は、光源（５）からの放射光で、前記パターン（３０）の外部に出る放射光に対しては不透過であり、前記光源からの放射光に対しては透過性を有し、前記光学板（９）のパターン（３０）は、前記保持体の中の孔のパターン（２２）を覆うパターンに対応していることを特徴とする堆積マトリックス。
2. 保持体（１１）の頭部が開口していることを特徴とする、請求項１に記載の堆積マトリックス。
3. 保持体（１１）は、導電性インクを汚染しない材料で作られていることを特徴とする、請求項１または２に記載の堆積マトリックス。
4. 保持体（１１）は、窒化ホウ素ＢＮ、炭化ケイ素ＳｉＣ、セラミック材料、石英ＳｉＯ_２、窒化ケイ素ＳｉＮ、またはプラスチックで作られていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の堆積マトリックス。
5. 保持体（１１）は、ステンレス鋼または金属合金で作られていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の堆積マトリックス。
6. 前記少なくとも１つの貯蔵槽（１７）の内壁は、保護層で被覆されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の堆積マトリックス。
7. 前記少なくとも１つの貯蔵槽（１７）の内壁は、ヤングの式による接触角が９０°未満の層で被覆されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の堆積マトリックス。
8. 孔（２１）は、１〜５００μｍの直径を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の堆積マトリックス。
9. 光学板（９）は、前記保持体（１１）の上部壁を形成し、これにより、貯蔵槽を閉じていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の堆積マトリックス。
10. 光学板（９）は、前記光源からの放射光に対して透過性を有するパターン（３０）の外部に出る放射光に対して、反射するか、または吸収することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の堆積マトリックス。
11. 光学板（９）は、前記光源（５）からの放射光に対して透過性を有するパターン（３０）と同じレベルを有するフィルタリング被膜で被覆されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の堆積マトリックス。
12. 前記フィルタリング被膜は、光学フィルタを備えていることを特徴とする、請求項１１に記載の堆積マトリックス。
13. 保持体（１１）は、少なくとも第１の貯蔵槽（１７Ａ）と第２の貯蔵槽（１７Ｂ）とを備えていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の堆積マトリックス。
14. 第１および第２の貯蔵槽（１７Ａおよび１７Ｂ）は、異なる導電性流体（１３）で充填されていることを特徴とする、請求項１３に記載の堆積マトリックス。
15. 第１および第２の貯蔵槽（１７Ａおよび１７Ｂ）の少なくとも一方は、空であり、これにより、前記光源（５）からの放射光を使用して、融解除去処理、ドーピング処理、またアニール処理ができることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の堆積マトリックス。
16. 各貯蔵槽（１７）は、導電性流体（１３）の連続供給手段（２３）と、余剰の導電性流体（１３）に対する排出口（２５）とを備えていることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の堆積マトリックス。
17. 導電性流体（１３）は、水または他の溶媒をベースとし、銀、ニッケル、銅、および／またはアルミニウムを含有するインクであることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の堆積マトリックス。
18. 基板上に少なくとも１つの材料を堆積させるための装置（１）であって、光源（５）と、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の堆積マトリックス（７）とを備えていることを特徴とする装置（１）。
19. 前記光源（５）からの光ビームを光学板（９）上に集光するための光学手段を備えていることを特徴とする、請求項１８に記載の装置。
20. 光学板（９）のところで、前記光源（５）から平行光ビームを得るための光学手段を備えていることを特徴とする、請求項１８に記載の装置。
21. 前記光源（５）は、レーザ、発光ダイオード、およびランプによって構成されるグループから選択されることを特徴とする、請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の装置。
22. 導電性材料／導電性粒子を含み、光源（５）からの放射光によって変化する粘度を有する、少なくとも１つの流体（１３）を基板（３）上に堆積させ、これにより、基板（３）上に導電性トラックまたは導電性接点を形成するための工程であって、
    − 請求項１〜１７のいずれか１項に記載の堆積マトリックス（７）は、基板（３）の上方に配置され、
    − 前記保持体（１１）の少なくとも１つの貯蔵槽（１７）の中に含まれる導電性流体（１３）は、介在する光学板（９）を通して光源（５）からの放射光に暴露され、局所的に液状化され、これにより、導電性流体（１３）は、保持体（１１）の底壁（１９）に生成されている孔（２１）を通して流れ、所定のパターンに堆積されることを特徴とする工程。
23. 前記光源（５）は、レーザであり、前記光学板は、光ビームで走査されることを特徴とする、請求項２２に記載の工程。
24. 前記光学板（９）の全領域は、同時に照射されることを特徴とする、請求項２２に記載の工程。

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