图案形成方法和图案形成装置的制作方法

文档序号:2491250阅读:157来源:国知局
专利名称:图案形成方法和图案形成装置的制作方法
技术领域
本发明涉及从相对于基板表面移动的喷嘴涂敷含有图案形成材料的涂敷液,从而在基板上形成规定的图案的图案形成技术。
背景技术
作为在基板上形成规定的图案的技术,具有从相对于基板表面移动的喷嘴喷出含有用于形成图案的材料的涂敷液来涂敷在基板上的技术。在该技术中,因为在刚开始喷出涂敷液后和喷出即将结束前,涂敷液的喷出量发生变动,所以存在涂敷量在图案的起始端和/或末端不稳定的问题。作为解决该问题的技术为例如在专利文献1中记载的技术。在该技术中,在通过从狭槽式的涂敷头向涂敷对象物涂敷涂敷液而形成涂膜的技术中,沿基板表面移动的涂敷头到达图案末端部之前就停止喷出涂敷液。更具体地说,在涂敷头到达图案末端部前,关闭供给涂敷液的泵,并且使涂敷头离开涂敷对象物,还通过进行反吸(suck back),来抑制因停止供给涂敷液后的液体落下引起的涂膜的膜厚变动。专利文献1 JP特开平06-339656号公报(例如,图10)但是,在上述技术中,因为涂敷液的粘度,有时图案末端部可能隆起,或者相反地末端部逐渐变细。另外,可能产生因涂敷液的表面张力而从离开涂敷对象物的涂敷头拉伸出线状且细的涂敷液的现象(在本说明书中称为“拖尾”)。另外,在开始喷出涂敷液和结束喷出涂敷液的时刻,因涂敷液的粘度和周围温度等状况的不同而发生变化,不恒定,而对于由此引起的图案端部(起始端部或末端部)的位置变动,在上述现有技术中难以应对这样的情况。

发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的,其目的在于提供在从相对于基板表面移动的喷嘴涂敷含有图案形成材料的涂敷液而在基板上形成规定的图案的图案形成技术中能够形成图案宽度和端部位置稳定的图案的技术。本发明的图案形成方法的一个方式,为了达到上述目的,其特征在于,一边使喷嘴沿着基板的表面向规定的扫描移动方向进行相对移动,一边从所述喷嘴的喷出口连续喷出含有图案形成材料的涂敷液,由此在所述基板的表面上形成线条状图案,在所述喷嘴对于所述基板的表面的相对位置到达规定的图案末端位置之后,一边使所述喷嘴沿着所述基板的表面向所述扫描移动方向的反方向移动,一边停止从所述喷出口喷出所述涂敷液。在这样构成的发明中,在一边相对于基板表面移动一边涂敷涂敷液的喷嘴移动到图案末端位置后,一边向之前移动的方向的反方向移动一边停止喷出涂敷液。在本说明书中,将这样的喷嘴转换移动方向称为“折返”。也就是说,在比较稳定地喷出涂敷液的状态下喷嘴到达图案末端位置,喷出动作即将结束前的喷出量不稳定的涂敷液通过折返喷嘴重叠地涂敷在已经形成的图案上。因此,消除了在图案末端部隆起、变细、产生拖尾等图案宽度变动的问题,特别是使图案末端部的位置无偏移且稳定。即,根据本发明,能够形成使图案宽度和端部位置稳定的图案。在本发明中,例如可以在喷嘴对于基板表面的相对位置到达图案末端位置之前, 逐渐使涂敷液的喷出量减少。因为在图案末端位置的附近,折返喷嘴而重叠地涂敷涂敷液, 所以通过逐渐减少涂敷液的量,能够防止出现因重叠地涂敷引起的图案厚度增大的情况。在此,在通过对喷嘴内的涂敷液进行加压,来使所述涂敷液从喷出口喷出的情况下,例如可以通过停止对涂敷液进行加压,来使喷出量减少。不是停止对涂敷液进行加压时就马上停止喷出,借助残存的压力,在一段时间内虽然喷出量减小,但是还继续喷出涂敷液。利用这样情况,能够在喷嘴到达图案末端位置前停止对涂敷液进行加压,借助残存压力喷出涂敷液来形成剩余的图案。另外,例如可以在喷出量开始减少的同时或在喷出量开始减少之后,一边逐渐使喷嘴相对于基板的移动速度降低,一边使喷嘴移动到图案末端位置。当涂敷液的喷出量逐渐变少时,若喷嘴的移动速度快,则可能使图案中断。通过逐渐降低喷嘴的移动速度,能够避免这样的问题。另外,例如可以在喷出量开始减少的同时或在喷出量开始减少之后,一边逐渐使喷出口与基板表面之间的间隔减小,一边使喷嘴移动到图案末端位置,当喷嘴到达图案末端位置时,使喷出口与基板表面之间的间隔增大并使喷嘴向扫描移动方向的反方向移动。 在涂敷液的喷出量变小了时,通过使喷出口和基板表面靠近,还能够防止图案中断。另外, 因为在折返时使喷出口与基板分离,能够防止喷嘴与已形成的图案接触。另外,例如可以使喷出量开始减少时的在扫描移动方向上的喷嘴对于基板的表面的相对位置,与喷出量变为零时的在扫描移动方向上的喷嘴对于基板的表面的相对位置相同。这样,因为通过折返时涂敷涂敷液弥补因喷出量减小而引起的图案宽度或高度减小的量,所以能够形成宽度和高度更稳定的图案。另外,本发明的图案形成方法的另外的方式为,一边使喷嘴沿着基板的表面向规定的扫描移动方向进行相对移动,一边从所述喷嘴的喷出口连续喷出含有图案形成材料的涂敷液,由此在所述基板的表面形成线条状图案,为了达到上述目的,该图案形成方法的特征在于,开始从与所述基板的表面相向的所述喷出口喷出涂敷液,而且在从开始喷出涂敷液的动作起的规定的期间内,使所述喷嘴沿着所述基板的表面向所述扫描移动方向的反方向移动,然后,使所述喷嘴沿着所述基板的表面向所述扫描移动方向移动。在这样构成的发明中,防止由刚开始喷出后的喷出量不稳定的涂敷液形成图案的起始端部。即,因为在刚开始喷出后喷嘴沿着扫描移动方向的反方向移动,然后折返喷嘴, 使其向扫描移动方向移动,来形成图案,所以喷嘴折返的位置形成图案的起始端位置。因此,从折返后的喷嘴喷出的涂敷液重叠地涂敷在刚开始喷出后涂敷在基板上的涂敷液上, 从而喷出量的不稳定不会影响图案。尤其,防止图案起始端位置偏差。这样,根据本发明, 能够形成图案宽度和端部位置稳定的图案。在此,例如可以在刚开始从喷出口喷出涂敷液之后,一边使喷嘴向扫描移动方向的反方向移动,一边逐渐使喷出口与所述基板的表面之间的间隔增大。喷出量不稳定的涂敷液使得图案中断这样的问题,在刚开始喷出后与喷出结束时同样显著,或更显著。在刚开始喷出后预先使喷出口接近基板并使间隔逐渐变大,对防止图案中断有效。
在上述的各发明中可以成为,作为涂敷液使用含有光固化材料的涂敷液,对喷出到基板表面上的涂敷液照射光。若这样,则因为能够使涂敷在基板上的涂敷液在向周围扩散前固化,所以易于控制图案的截面形状,尤其适用于形成图案的高度与宽度的比即纵横尺寸比大的图案的情况。另外,本发明的图案形成装置,为了达到上述目的,其特征在于,具有保持装置, 其保持基板,喷嘴,其具有能够连续地喷出含有图案形成材料的涂敷液的喷出口,移动装置,其使所述喷嘴沿着保持在所述保持装置上的所述基板的表面向规定的扫描移动方向相对移动;所述移动装置,在刚开始从所述喷出口喷出所述涂敷液之后和/或在即将停止从所述喷出口喷出所述涂敷液之前,在规定的期间内,使所述喷嘴沿着所述基板的表面向所述扫描移动方向的反方向移动。在这样构成的发明中,在图案的起始端部和末端部中的一处或两处使上述的喷嘴进行折返。因此,抑制在图案的起始端部或末端部产生宽度和高度的偏差、图案形成位置偏差等,从而能够稳定地形成图案。在本发明中,例如可以还具有对喷出口与基板表面之间的间隔进行控制的间隔控制装置。这样能够对喷出口与基板表面之间的间隔进行控制,从而能够防止在开始喷出涂敷液时和结束喷出涂敷液时图案中断。在本发明的图案形成方法和图案形成装置中,使在刚开始喷出涂敷液后和/或结束喷出涂敷液时使喷嘴向本来的扫描移动方向的反方向移动。通过这样使喷嘴一边喷出涂敷液一边折返地移动,能够使图案的起始端位置和/或末端位置稳定,能够抑制图案宽度的偏差。


图1是表示本发明的图案形成装置的一个实施方式的图。图2A和图2B是表示注射泵(syringe pump)的结构的图,图2C是示意地表示利用注射泵涂敷材料的状况的图。图3是表示利用了图1的装置进行的指状电极形成处理的流程图。图4A 图4E是示意地表示图3的指状电极形成处理中的喷嘴移动的方式的图。图5是表示该指状电极形成处理中的喷嘴前端的轨迹的图。图6是表示指状电极形成处理中的各部分的动作的时序图。图7A 图7F是表示线条状图案的起始端和末端的形状的例子的图。
具体实施例方式图1是表示本发明的图案形成装置的一个实施方式的图。该图案形成装置1例如能够用于在表面形成有光电转换层的单晶硅晶片等基板W上形成具有导电性的电极布线图案来制造例如用作太阳能电池的光电转换元件。在该图案形成装置1中,在基台101上设置有载台移动机构2。能够通过载台移动机构2使保持基板W的载台3在图1所示的X-Y平面内移动。在基台101上以跨过载台3 的方式固定有支架102,在支架102上安装有头部5。在头部5的基座51上安装有注射泵 52和光照射部53。注射泵52的内部空间中积存液状(糊状)的涂敷液,并且注射泵52使该涂敷液向基板W上喷出。光照射部53朝向基板W照射UV光(紫外线)。详细后面叙述,注射泵52的内部积存有含有电极图案的材料的涂敷液,注射泵 52按照来自控制部6的控制指令将该涂敷液从喷嘴523喷出到基板W上。作为涂敷液能够使用具有导电性和光固化性的物质,例如能够使用含有导电性粒子、有机载体(organic vehicle)(溶剂、树脂、增稠剂等的混合物)和光聚合引发剂的糊状的混合液。导电性粒子是用作电极材料的例如银粉末,有机载体含有作为树脂材料的乙基纤维素和有机溶剂。光照射部53经由光纤531连接在产生紫外线的光源单元532上。光源单元532 省略了图示,在光源单元532的光出射部上具有能够自由开闭的光闸,能够根据光闸的开闭和开度,释放/阻挡出射光以及控制出射光的光量。光源单元532由控制部6控制。通过光照射部53对已涂敷在基板W上的涂敷液照射UV光,以维持刚涂敷后的截面形状的状态,使涂敷液固化。载台移动机构2具有X方向移动机构21,其使载台3沿X方向移动;Y方向移动机构22,其使载台3沿Y方向移动;θ旋转机构23,其使载台3以沿着Z方向的轴为中心进行旋转。X方向移动机构21的结构形成为,在马达211上连接有滚珠螺杆212,而且在滚珠螺杆212上安装有固定在Y方向移动机构22上的螺母213。在滚珠螺杆212的上方固定有导轨214。当马达211旋转时,Y方向移动机构22与螺母213 —起沿着导轨214在X方向上顺畅地移动。Y方向移动机构22也具有马达221、滚珠螺杆机构和导轨224,当马达221旋转时, 通过滚珠螺杆机构使θ旋转机构23沿着导轨2 在Y方向上移动。θ旋转机构23借助马达231,使载台3以沿着Z方向的轴为中心旋转。根据上述结构,能够改变头部5与基板 W相对移动的移动方向和头部5相对于基板W的朝向。载台移动机构2的各马达由用于控制装置各部分的动作的控制部6控制。而且,在θ旋转机构23与载台3之间设置有载台升降机构24。载台升降机构M 按照来自控制部6的控制指令使载台3升降,将基板W定位在指定的高度(Ζ方向位置)。 作为载台升降机构M例如能够使用借助电磁阀或压电元件等动作的机构、借助齿轮动作的机构、利用楔子的嵌合来动作的机构等。图2Α和图2Β是表示注射泵的结构的图。更具体地说,图2Α是表示设置在头部5 上的注射泵52的内部结构的侧视图,图2Β是表示设置在注射泵52的下表面上的喷嘴的结构的图。另外,图2C示意地表示利用注射泵52涂敷材料的状况的图。注射泵52的框体 521的内部形成为上端向上方开口并且下端与设置在框体521的下表面522上的喷嘴523 连通的空洞。从该空洞的上端的开口部插入有推杆524,该推杆5Μ按照来自控制部6的控制指令上下运动。在这样由框体521的内壁和推杆5Μ形成的框体521的内部空间SP中积存有具有规定组成成分的涂敷液。当按照来自控制部6的控制指令使推杆524向下压时,从在喷嘴523的下端朝下开口且与内部空间SP连通的喷出口 525,连续地喷出涂敷液。如图2Β所示,在注射泵52的下表面522上设置有多个喷嘴523,所述多个喷嘴523 在Y方向上彼此相隔规定的距离。各喷嘴523的喷出口 525的开口形状为大致长方形,一个边的长度与应该涂敷的涂敷液的线宽大致相等。如图2C所示,在该涂敷装置1中,控制部6按照预先设计的控制程序,一边使装载在载台3上的基板W在XY平面内水平移动,一边从各喷嘴523的喷出口 525喷出涂敷液52p,从而能够在基板W上形成规定的线状图案。 由于在Y方向上排列设置有多个喷出口 525,所以能够通过一次的对基板的扫描移动,形成在Y方向上相互分离且相互平行的多个线状图案。在此,将使载台3向(+X)方向移动时的喷嘴523相对于载台3的相对移动方向即(-X)方向作为喷嘴523的扫描移动方向Ds。在这样构成的图案形成装置1中,能够由喷出到基板W上的涂敷液形成多个相互平行且细的线条状的图案。另外,因为通过光照射使刚涂敷后的涂敷液固化,所以能够维持刚涂敷后的截面形状。因而,通过适当选择喷出口 525的开口形状,能够形成高度与宽度之比即纵横尺寸比大的图案。因此,优选用于例如如下面例示的在光电转换元件的光入射面上形成指状电极图案。图3是表示利用图1的装置进行的指状电极形成处理的流程图。另外,图4A 图 4E是示意地表示图3的指状电极形成处理中的喷嘴移动的方式的图。此外,如上所述,在图1的电极形成装置1中形成为载台3相对于喷嘴523移动的结构,但是考虑到上述的移动等价于喷嘴523相对于载台3进行扫描移动。并且,这样的考虑方法易于理解动作,所以下面以喷嘴523相对于载台3移动的情况进行说明。首先,最开始将例如太阳能电池用硅基板那样的具有光电转换面的基板W搬入图案形成装置1中,使光电转换面朝上地装载在载台3上(步骤S101)。接着,通过使载台3 移动,对喷嘴523进行定位,使喷嘴523的水平位置位于规定的涂敷开始位置(步骤S102)。 涂敷开始位置是如图4A中附图标记XO所示的在基板W表面的正上方且从基板W的端部稍向内侧的位置。另外,此时喷嘴523的下端与基板W表面的间隙GO比较小,例如为小于应该形成的图案的高度的值。接着,在该状态下使注射泵52工作,开始对内部所积存的涂敷液加压(步骤 S103)。由此,开始从喷嘴523前端的喷出口 525喷出涂敷液。另外,使喷嘴523 —边向上方即离开基板W表面的方向移动,一边向(-Ds)方向即朝向基板W的端部的方向移动(步骤 S104)。然后,当喷嘴523的水平位置到达比涂敷开始位置XO靠近基板端部的规定的图案起始端位置Xl时(步骤S105),使喷嘴523的水平移动方向变为反方向。具体地说,一边将喷嘴高度维持为与应该形成的图案的高度大致相等或稍大于应该形成的图案的高度的恒定值Gl ( > GO),一边使喷嘴523沿着基板W表面向扫描移动方向Ds移动(步骤S106)。 在本说明书中,将这样的使喷嘴523的水平移动方向变为反方向称为“折返”。从喷出口 525喷出并呈线条状地涂敷在基板W上的涂敷液在该位置Xl折返,重叠地涂敷在刚开始喷出后喷出到基板上的涂敷液上。因而,该位置Xi在实际图案完成后的基板W上为线条状图案的端点。意思是该位置Xl成为实际的图案起始端位置。即,在该图案形成方法中,最开始涂敷涂敷液的涂敷开始位置和完成后的图案起始端位置不同。开始进行喷出之后到喷出量达到规定值需要时间,刚开始涂敷之后的喷出量不稳定。因此,由刚开始喷出后的涂敷液形成的图案可能产生细或中断等不规则的情况。相对于此,在本实施方式中,因为在刚开始喷出后通过使喷嘴523进行折返动作重叠地涂敷涂敷液,所以能够抑制这样的图案不规则。尤其是,能够将图案起始端位置高精度地与预设的位置对齐。然后,如图4B所示,直到喷嘴523到达规定的加压结束位置X2,持续使喷嘴523沿着扫描移动方向Ds水平移动(步骤S107)。由此,在基板W上涂敷线条状的涂敷液。从光照射部53向基板W上的涂敷液照射UV光,由此,涂敷液固化而形成电极图案。当喷嘴523到达加压结束位置X2时,注射泵52停止对涂敷液的加压。并且,如图 4C所示,开始使喷嘴523下降,使喷出口 525接近基板W(步骤S108)。该加压结束位置X2 是比基板W表面上的图案末端位置X3稍向内侧的位置,图案末端位置X3设定在与图案起始端位置Xl相反的一侧的端部附近。然后,当喷嘴523的水平位置为图案末端位置X3时(步骤S109),使喷嘴523离开基板W(图4D)。并且,再使喷嘴523向与扫描移动方向相反的(-Ds)方向水平移动(步骤 Sl 10),在到达规定的涂敷结束位置时结束移动(图4E,步骤Sill、Sl 12)。在步骤S108中停止了对涂敷液加压后,在一段时间内借助内部空间SP内的残存压力还从喷出口 525喷出涂敷液。但是,此时的喷出量逐渐减少,并且,尤其是即将停止前的喷出量的变化率不一定恒定。上述的涂敷结束位置是在喷嘴523到达该涂敷结束位置时可靠地使涂敷液停止从喷出口 525喷出的位置,能够预先通过实验确定该位置。通过在图案末端位置X3使喷嘴 523进行折返动作,重叠地涂敷逐渐减少的涂敷液,能够防止即将停止前的喷出量不稳定的涂敷液使图案不规则的情况。尤其是,能够将图案末端位置高精度地与预设的位置对齐。 即,在该图案形成方法中,结束涂敷涂敷液的位置与完成后的图案末端位置不同。此外,为了易于控制,在本例中将加压结束位置和涂敷结束位置设置在同一位置 X2。但是,不限于此,不是必须设定在同一位置,可以分别单独设置。同样地,在本例中,将图案末端位置X3处的喷嘴523与基板W表面的间隙形成为与涂敷开始位置XO处的间隙GO 相等的值,另一方面,将之后喷嘴离开时的间隙形成为与图案起始端位置Xl处的间隙Gl相等的值,但是上述的各值也能够相互独立地设定。但是,这种糊状的涂敷液具有触变性(thixotropic nature),S卩,涂敷液具有在未被加压没有受到剪切力的状态下粘度大而受到剪切力(被加压)时粘度大幅减低的性质。 本实施方式的涂敷液的粘度的数值例如下所述。在开始涂敷之前的涂敷液未被加压的状态下,例如注射泵52处于图4A中的虚线所示的位置时,涂敷液的粘度例如为10001 ^ (帕斯卡秒)。另一方面,例如图4B所示,在涂敷液在注射泵52内被加压后从喷嘴523稳定地喷出时,涂敷液的粘度例如为5Pa · s左右。也就是说,通过伴随有剪切力的加压,涂敷液的粘度降低至约200分之一。光照射涂敷在基板WI上的涂敷液,其粘度例如上升到IXlO5Pa · s左右,成为已大致固化的状态。另外,在例如图4E中用实线表示的停止了对涂敷液加压而结束了涂敷的时间点, 涂敷液的粘度为300 左右。也就是说,在注射泵52到达加压结束位置X2且已停止对涂敷液加压的时间点成为5Pa · s的涂敷液的粘度,在之后停止从喷嘴523喷出时,增加到 300Pa · s,约为 60 倍。在上述的专利文献中记载的涂敷光致抗蚀膜液那样的没有触变性或触变性极小的流体的情况下,有时在涂敷开始时和结束时喷出量不稳定,但是例如能够通过减小喷嘴的移动速度来应对这样的情况。相对于此,在涂敷如本实施方式那样表现出更显著的触变性的糊状涂敷液时,仅通过这样控制喷嘴的移动速度和控制间隙难以使涂敷量稳定。这是因为在涂敷开始时和结束时等过渡状态下,涂敷液发生大的粘度变化(二次变化或三次变化等非线形变化)。如本实施方式那样使喷嘴进行折返动作,对在这种情况下调整图案的起始端、末端的形状是有效的。除了上述的数值例以外的糊状涂敷液的例子还具有第二例和第三例等,第二例为非加压时的粘度为1000 · S,另一方面稳定地加压的状态下的粘度为5Pa · s(非加压时的100分之一),而且涂敷结束时的粘度为300 .s,(稳定加压时的30倍);第三例为 非加压时的粘度为1000 ·s,另一方面稳定地加压的状态下的粘度为400 (非加压时的2. 5分之一),而且涂敷结束时的粘度为10001^· s(稳定加压时的2.5倍)。根据本申请的发明人的知识,如上述的各例那样,在使用开始涂敷后的粘度降低至加压前的粘度的 2. 5分之一以下的涂敷液以及结束涂敷时的粘度增大为加压中的粘度的2. 5倍以上的涂敷液形成图案时,本发明尤其有效。图5是表示该指状电极形成处理中的喷嘴前端的轨迹的图。另外,图6是表示指状电极形成处理中的各部分的动作的时序图。此外,图6是用于示意性且定性地表示各部分的位置和速度等变化的方式的图。因而,纵轴是用任意单位来表示的,折线和曲线的长度以及斜率不是直接表示各部分的定量的位置和速度等。另外,“移动速度”表示喷嘴523的水平移动速度,将向与扫描移动方向Ds相同的方向移动的移动速度设为正(+)的速度,将向与扫描移动方向Ds反方向移动的移动速度设为负㈠的速度。另外,序号⑴ (5)对应于图5中的附图标记。在涂敷开始位置X0,喷嘴523的前端隔着间隙GO与基板W表面相向。当开始喷出涂敷液时,喷嘴523进行下述的(1) (5)的动作(1) 一边离开基板W (Z方向位置变大), 一边沿扫描移动方向Ds的相反方向移动;( 在图案起始端位置Xl折返,一边维持与基板 W的间隙Gl—边沿扫描移动方向Ds移动;C3)当到达加压结束位置X2时,一边接近基板W 一边沿扫描移动方向Ds移动;当到达图案末端位置X3时(此时的间隙为GO),离开基板W(此时的间隙为Gl) ; (5)折返到涂敷结束位置X2。喷嘴523被定位在涂敷开始位置XO之后,在时刻TO开始对涂敷液加压(步骤 S103),注射泵52内的液压逐渐增大而开始从喷出口 525喷出涂敷液。在开始加压的同时, 扩大喷嘴523与基板W表面的间隙量,喷嘴523向(-Ds)方向移动(步骤S104)。此时间点不从光照射部53进行光照射。另外,以使从涂敷开始位置XO开始移动的喷嘴523停止在图案起始端位置Xl的方式,控制喷嘴523向(-)方向加速和减速。在喷嘴523到达图案起始端位置Xl的时刻Tl (此时的间隙为Gl),喷嘴523的移动方向变为反方向,移动速度从(_)变为(+)(步骤S106)。与此同时,开始从照射部523进行光照射。由此,UV光一起照射折返前涂敷在基板W上的涂敷液和折返后以与该折返前的涂敷液重叠的方式涂敷的涂敷液,它们一体地固化而形成线条状的电极图案。另外,通过重叠地涂敷涂敷液,抵消刚开始喷出后的喷出量的变动,从而能够抑制图案不规则。然后,喷嘴523 —边从喷出口 525喷出恒定量的涂敷液一边沿扫描移动方向Ds水平移动。在喷嘴523到达加压结束位置X2的时刻T2,注射泵52停止对涂敷液加压(步骤 S108),由此,泵内的液压开始降低。直到液压变为零期间,借助泵内的残存压力,虽然从喷出口 525的喷出量减少,但是还持续喷出涂敷液。在停止加压的同时,开始逐渐减小喷嘴 523与基板W的间隙,另外,为了使喷出喷嘴523在图案末端位置X3停止移动,使喷出喷嘴 523的移动速度逐渐减小。
优选,喷嘴523从加压停止位置X2移动到图案末端位置X3的需要时间为停止对涂敷液进行加压之后到完全停止喷出涂敷液的时间的一半。若这样,则从折返前的加压停止位置X2开始减小涂敷液的喷出量,喷出量在折返后的涂敷结束位置(=加压停止位置 X2)变为零。因此,能够将折返前后的涂敷液重叠而形成的图案的端部形状的不规则情况抑制为最小限度。即,能够使加压停止位置和涂敷结束位置位于同一位置的效果最大化。在停止加压后,涂敷液的喷出量逐渐降低,尤其是在喷出即将结束前喷出量变得不稳定,而产生涂敷液的液块落在基板W上或者图案中断等问题。但是,通过降低喷嘴523 的移动速度,以及减小与基板W的间隙,能够消除这样的问题。在喷嘴523到达图案末端位置X3的时刻T3 (此时的间隙为GO),将间隙恢复为G1,并且使喷嘴523折返,将移动方向切换为扫描移动方向的反方向(-Ds)。由此,借助泵残存压力喷出的涂敷液重叠地涂敷在已经形成的图案上。在时刻T3这一时间点,停止从光照射部53进行光照射,在折返动作中不进行光照射。因而,这期间涂敷的涂敷液不马上固化,而向周围流动扩散。如上所述,因为喷出即将结束前的涂敷液的喷出量的变动大,所以若使刚涂敷后的涂敷液马上固化,则使得图案形状不规则。但是,通过不进行光照射能够防止这一问题。因为在该时间点的喷出量已经变得非常小,所以未固化的涂敷液流动扩散所引起的图案形状的不规则的程度小。因为溶剂成分挥发,未固化的涂敷液不久就丧失了流动性,涂敷液的扩散是暂时的。在时刻T3使喷嘴523离开基板W是为了防止在折返动作中喷嘴523的下端与已形成的图案接触。另一方面,在该时间点涂敷液的喷出动作未完全结束。因此,若使间隙过大,则涂敷液形成液滴落在基板W上,或者通过表面张力在喷嘴523上拉伸而产生拖尾。因此,此时的间隙形成为与水平移动时的间隙Gl大致相等,但是不限于此。直到喷嘴523到达涂敷结束位置X2 (=加压结束位置)的时刻T4,从喷嘴523喷出涂敷液的动作完全停止。即,图案形成动作结束。因而,使喷嘴523停止移动,进而使喷嘴523离开基板W,而不干涉基板W的搬出。此时,可以使喷嘴523退避到规定的退避位置。图7A 图7F是表示线条状图案的起始端和末端的形状的例子的图。理想的图案形状如图7A所示的Pi,起始端部I^si、末端部Pei都具有与中央部Rii大致相同的宽度和高度。但是,在涂敷开始位置与图案起始端位置相同的现有技术中,有时因刚开始喷出后的喷出量的不稳定,如图7B所示的图案Pl那样起始端部Psl薄或变细,或者如图7C所示的图案P2那样,起始端部1^2间断。在这种情况下,图案的形状不规则,而且图案的起始端位置因涂敷液的粘度等发生变动。另外,在涂敷结束位置和图案末端位置相同的现有技术中,有时因喷出即将结束前的喷出量的不稳定而使图案不规则。除此之外,可能由于涂敷液暂时滞留在喷出口周边后落下,而如图7D所示的图案P3那样,末端部Pe3凸起。另外,可能因涂敷液的表面张力, 涂敷液跟随进行离开的喷嘴,而如图7E所示的图案P4那样,在末端部Pe4的附近,拉延出细的涂敷液而产生线状的拖尾。相对于此,在如图7F所示的本实施方式中形成的图案PO中,在比图案起始端位置 Xl靠近基板中央部的涂敷开始位置XO开始喷出涂敷液,并且使喷嘴523暂时朝向基板W的端部侧移动并在图案起始端位置Xl折返。因此,图案起始端部PsO处的形状的不规则的程度小,另外,无论喷出是否不稳定,图案的端部位置Xl都恒定。在图案起始端部PsO画有斜线的部分表示折返前喷出的涂敷液。另外,在本实施方式中,在图案PO的末端部PeO附近,喷嘴523也进行折返。因此, 图案末端位置X3恒定,另外能够防止图案末端部PeO隆起和拖尾而获得理想的端部形状。 在图7F中,在图案末端部PeO画有斜线的部分表示折返后喷出的涂敷液。另外,在图案起始端部的附近,在折返前,使喷嘴523与基板W间的间隙从小的值逐渐增大,另一方面,在图案末端部附近,在停止对涂敷液加压的同时减小喷嘴523与基板 W间的间隙。因此,能够防止在刚开始喷出后和加压停止后的喷出量不稳定期间,图案不规则。这是为了,通过使喷出口 525接近基板W而借助表面张力使涂敷液滞留在喷出口 525 与基板W表面之间,在该状态下使喷嘴523移动,来防止涂敷液间断地落在基板W上。若这样,在喷出量少的刚开始喷出后和加压停止后也能够稳定形成连续的图案。优选对这样形成有成为指状电极的线条状图案的基板W继续进行烧结处理而更可靠地固化图案。这样,能够可靠地固化未接受光照射的末端部附近的涂敷液。并且,通过还形成与指状电极相交叉的汇流电极(bus electrode),能够发挥太阳能电池组件的功能。 此外,可以在预先形成有汇流电极的基板上如上述那样形成指状电极。如上所述,在本实施方式中,载台3和喷嘴523分别发挥本发明的“保持装置”和 “喷嘴”的功能,另一方面,载台移动机构2发挥本发明的“移动装置”和“间隔控制装置”的功能。此外,本发明不限于上述的实施方式,只要不脱离其宗旨,就能够在上述的方式以外,进行各种变形。例如,在上述实施方式中,在通过使喷嘴折返来维持端部形状的共通的技术启示下,在图案起始端部和末端部分别进行喷嘴的折返动作和间隙控制。但是,图案起始端部和末端部各自的本实施方式的效果是相互独立的。因而,可以根据涂敷液的粘度和图案形状,仅对起始端部,或仅对末端部应用上述的处理。另外,折返前后对间隙的控制对进一步提高折返动作产生的效果这一点有效,但是在本发明中这并不是必要条件。因而,对间隙的控制,即喷嘴接近或离开基板的方式即使与上述实施方式不同,在图案起始端部和末端部中的至少一部位使喷嘴进行折返动作的技术也包含在本发明的范畴内。例如如图6中用虚线表示的那样,可以预先将喷嘴523与基板W的间隙量形成为G1,在喷出开始的时间点仅进行喷嘴的折返动作。另外,在上述实施方式中,通过在将喷嘴523固定的状态下使装载基板W的载台3 移动,来使喷嘴523与基板W在水平方向和上下方向上相对移动。但是,也可以使喷嘴523 移动。但是,因为即使在如上述那样将喷嘴固定的状态下,喷出量在图案端部附近都发生变动,所以不希望喷嘴运动而使喷嘴振动。意思是更优选如上述实施方式那样使基板W移动的结构。另外,在上述实施方式中,在涂敷液中含有光固化材料,并且对涂敷后的涂敷液进行光照射来促进固化。但是,本发明也能够适用于不伴随光固化的涂敷技术。另外,在上述各实施方式中,仅在基板W的一个面上形成布线,但是在基板W的两个面上形成布线的情况下,也能够使用本发明。另外,在上述各实施方式中,在硅基板上形成指状电极布线图案来制造作为太阳能电池的光电转换元件。但是,基板不限于硅基板。例如,在形成在玻璃基板上的薄膜太阳能电池和除了太阳能电池以外的元件上形成图案时,也能够使用本发明。
本发明尤其优选在基板上稳定地形成规定的图案例如太阳能电池基板上的指状电极布线图案那样的图案。
权利要求
1.一种图案形成方法,其特征在于,一边使喷嘴沿着基板的表面向规定的扫描移动方向进行相对移动,一边从所述喷嘴的喷出口连续喷出含有图案形成材料的涂敷液,由此在所述基板的表面上形成线条状图案,在所述喷嘴对于所述基板的表面的相对位置到达规定的图案末端位置之后,一边使所述喷嘴沿着所述基板的表面向所述扫描移动方向的反方向移动,一边停止从所述喷出口喷出所述涂敷液。
2.如权利要求1所述的图案形成方法,其特征在于,在所述喷嘴对于所述基板的表面的相对位置到达所述图案末端位置之前,逐渐使所述涂敷液的喷出量减少。
3.如权利要求2所述的图案形成方法,其特征在于,通过对所述喷嘴内的所述涂敷液进行加压,来使所述涂敷液从所述喷出口喷出,另一方面,通过停止对所述涂敷液进行加压,来使所述喷出量减少。
4.如权利要求2所述的图案形成方法,其特征在于,在所述喷出量开始减少的同时或在所述喷出量开始减少之后,一边逐渐使所述喷嘴相对于所述基板的移动速度降低,一边使所述喷嘴移动到所述图案末端位置。
5.如权利要求1 4中任一项所述的图案形成方法,其特征在于,在所述喷出量开始减少的同时或在所述喷出量开始减少之后,一边逐渐使所述喷出口与所述基板的表面之间的间隔减小,一边使所述喷嘴移动到所述图案末端位置,当所述喷嘴到达所述图案末端位置时,使所述喷出口与所述基板的表面之间的间隔增大并使所述喷嘴向所述扫描移动方向的反方向移动。
6.如权利要求1 4中任一项所述的图案形成方法,其特征在于,所述喷出量开始减少时的在所述扫描移动方向上的所述喷嘴对于所述基板的表面的相对位置,与所述喷出量变为零时的在所述扫描移动方向上的所述喷嘴对于所述基板的表面的相对位置相同。
7.一种图案形成方法,一边使喷嘴沿着基板的表面向规定的扫描移动方向进行相对移动,一边从所述喷嘴的喷出口连续喷出含有图案形成材料的涂敷液,由此在所述基板的表面形成线条状图案,其特征在于,开始从与所述基板的表面相向的所述喷出口喷出涂敷液,而且在从开始喷出涂敷液起的规定的期间内,使所述喷嘴沿着所述基板的表面向所述扫描移动方向的反方向移动,然后,使所述喷嘴沿着所述基板的表面向所述扫描移动方向移动。
8.如权利要求7所述的图案形成方法,其特征在于,在刚开始从所述喷出口喷出所述涂敷液之后,一边使所述喷嘴向所述扫描移动方向的反方向移动,一边逐渐使所述喷出口与所述基板的表面之间的间隔增大。
9.如权利要求1、4、7、8中任一项所述的图案形成方法,其特征在于,使用含有光固化材料的涂敷液作为所述涂敷液,对喷出到所述基板的表面上的所述涂敷液照射光。
10.一种图案形成装置,其特征在于,具有保持装置,其保持基板,喷嘴,其具有能够连续喷出含有图案形成材料的涂敷液的喷出口,移动装置,其使所述喷嘴沿着所述保持装置所保持的所述基板的表面向规定的扫描移动方向进行相对移动;所述移动装置,在刚开始从所述喷出口喷出所述涂敷液之后和/或在即将停止从所述喷出口喷出所述涂敷液之前,在规定的期间内,使所述喷嘴沿着所述基板的表面向所述扫描移动方向的反方向移动。
11.如权利要求10所述的图案形成装置,其特征在于,还具有对所述喷出口与所述基板的表面之间的间隔进行控制的间隔控制装置。
全文摘要
本发明涉及图案形成方法和图案形成装置,在从相对于基板表面移动的喷嘴涂敷含有图案形成材料的涂敷液而在基板上形成规定的图案的图案形成技术中,形成图案宽度和端部位置稳定的图案。在基板上涂敷涂敷液来形成线条状图案时,从比本来的起始端位置(X1)靠内侧的位置(X0)并且使喷嘴与基板的间隙量小于图案高度的值(G0),来开始喷出涂敷液。然后,使喷嘴一边离开基板一边向基板外侧移动,在图案起始端位置(X1)使移动方向反向。在末端附近,一边降低涂敷液的喷出量一边使喷嘴接近基板,在图案末端位置(X3),使喷嘴离开并且使移动方向反向。
文档编号B41J25/24GK102416761SQ201110165129
公开日2012年4月18日 申请日期2011年6月10日 优先权日2010年9月28日
发明者古市考次, 岩岛正信, 真田雅和 申请人:大日本网屏制造株式会社
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