吐出装置、パターン形成装置
【課題】吐出ヘッド５２に収容されるペーストＰの材料の凝集に起因した吐出孔５２０４の目詰まりを抑制しつつ、吐出孔５２０４から吐出されるペーストＰの粘性を抑えて、吐出孔５２０４からのペーストＰのスムーズな吐出を可能とする。
【解決手段】シリンジポンプ５２０内部に収容される塗布液Ｐを冷却する水冷管５２１と、水冷管５２１により冷却された塗布液Ｐを吐出孔５２０６から吐出される前に加熱する加熱素子５２２とを備える。したがって、吐出ヘッド５２に収容される塗布液Ｐの材料の凝集に起因した吐出孔５２０６の目詰まりが抑制されるとともに、吐出孔５２０６から吐出される塗布液Ｐの粘性が抑えられて、吐出孔５２０６からの塗布液Ｐのスムーズな吐出が可能となっている。
【解決手段】シリンジポンプ５２０内部に収容される塗布液Ｐを冷却する水冷管５２１と、水冷管５２１により冷却された塗布液Ｐを吐出孔５２０６から吐出される前に加熱する加熱素子５２２とを備える。したがって、吐出ヘッド５２に収容される塗布液Ｐの材料の凝集に起因した吐出孔５２０６の目詰まりが抑制されるとともに、吐出孔５２０６から吐出される塗布液Ｐの粘性が抑えられて、吐出孔５２０６からの塗布液Ｐのスムーズな吐出が可能となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ペーストを吐出する吐出装置、および当該吐出装置が吐出するペーストにより基板にパターンを形成するパターン形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、銀ペーストをニードルから吐出するディスペンサーが記載されている。具体的には、このようなディスペンサーは、シリンジ内に収容する銀ペーストをシリンジ先端に設けられたニードルの吐出孔から吐出する構成を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５０９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のようなペーストは、室温等の比較的高温下に置かれている間に、その材料が凝集してしまうことがある。例えば、上述の銀ペーストは、銀粒子、樹脂および溶剤等を含む混合液で構成されたものが一般的であるが、室温下に置かれている間に、樹脂から分離した銀粒子が互いに凝集してしまうことがある。その結果、上述のような吐出装置（ディスペンサー）では、その内部に収容されている間に凝集を起こしたペーストの材料が吐出孔に詰まって、吐出孔が目詰まりを起こしてしまう場合があった。
【０００５】
そこで、このような問題に対応するために、吐出装置内のペーストを低温に維持しておくことが考えられる。ただし、ペーストの粘性は、低温になるにつれて増大する傾向にある。そのため、吐出装置内のペーストを低温に維持した場合、ペースト材料の凝集に起因した吐出孔の目詰まりは解消できても、粘性の増大したペーストが吐出孔からスムーズに吐出されないといった別の問題が引き起こされるおそれがあった。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、吐出装置に収容されるペーストの材料の凝集に起因した吐出孔の目詰まりを抑制しつつ、吐出孔から吐出されるペーストの粘性を抑えて、吐出孔からのペーストのスムーズな吐出を可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明にかかる吐出装置は、上記目的を達成するために、その内部に収容するペーストを吐出孔へ供給して、吐出孔からペーストを吐出する吐出手段と、吐出手段に設けられて、吐出手段が収容するペーストを冷却する冷却手段と、冷却手段と吐出孔の間で吐出手段に設けられて、冷却手段により冷却されたペーストを吐出孔から吐出される前に加熱する加熱手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
このように構成された発明（吐出装置）は、吐出孔からペーストを吐出する吐出手段を備えるとともに、この吐出手段に収容されるペーストを冷却する冷却手段をさらに備えている。したがって、吐出手段内部に収容されるペーストを冷却することで、ペーストの材料の凝集を抑えて、その結果、吐出孔の目詰まりを抑制することができる。しかも、この発明は、この冷却されたペーストを吐出孔からの吐出の前に加熱する構成を備える。具体的には、加熱手段が、冷却手段と吐出孔の間で吐出手段に設けられており、冷却手段により冷却されたペーストを吐出孔から吐出される前に加熱する。したがって、吐出孔からは、加熱によって粘性の低下したペーストが吐出されることとなり、吐出孔からペーストをスムーズに吐出することができる。こうして、この発明では、吐出装置に収容されるペーストの材料の凝集に起因した吐出孔の目詰まりが抑制されるとともに、吐出孔から吐出されるペーストの粘性が抑えられて、吐出孔からのペーストのスムーズな吐出が可能となっている。
【０００９】
ところで、このような発明では、冷却手段により冷却されていたペーストを、吐出孔から吐出される前に効率的に加熱して、吐出孔から吐出されるペーストの粘性を速やかに低下させることが好ましい。そこで、吐出手段は、吐出孔に向けてペーストが供給される方向に先細りに形成されたテーパー部を有しており、加熱手段は、テーパー部に設けられているように、吐出装置を構成しても良い。つまり、吐出手段に形成されたテーパー部で加熱することで、吐出手段に奪われる熱量を抑えて、吐出前のペーストに効率的に熱を加えることができる。その結果、吐出孔から吐出されるペーストの粘性を速やかに低下させて、吐出孔からペーストをスムーズに吐出することができる。
【００１０】
一方、吐出手段に収容されているペーストについては、十分に冷却しておいて、ペーストの材料の凝集をより効果的に抑制することが好ましい。そこで、冷却手段は、吐出手段の外周面に１周以上に渡って設けられているように、吐出装置を構成しても良い。これによって、吐出手段に収容されているペーストを十分に冷却して、ペーストの材料の凝集をより効果的に抑えることができる。その結果、ペーストの材料の凝集に起因した吐出孔の目詰まりをより確実に抑制することが可能となる。
【００１１】
なお、ペーストの種類としては、種々のものを採用可能である。そこで、ペーストは、銀ペーストであっても良い。このとき、冷却手段は、吐出手段に収容されたペーストを室温よりも低い温度に冷却するように、吐出装置を構成しても良い。これによって、ペーストの材料の凝集に起因した吐出孔の目詰まりをより確実に抑制することが可能となる。また、加熱手段は、冷却部により冷却されたペーストを吐出孔から吐出される前に、室温以上の温度に加熱するように吐出装置を構成しても良い。これによって、吐出孔から吐出されるペーストの粘性を十分に低下させて、吐出孔からのペーストのよりスムーズな吐出が可能となる。
【００１２】
また、この発明にかかるパターン形成装置は、上記目的を達成するために、基板を支持する支持手段と、上述の吐出装置とを備え、吐出装置を支持手段に対して相対的に移動させながら、吐出装置から基板にペーストを吐出して、基板にパターンを形成することを特徴としている。
【００１３】
このように構成された発明（パターン形成装置）は、上述の吐出装置を備えている。したがって、吐出装置に収容されるペーストの材料の凝集に起因した吐出孔の目詰まりが抑制されるとともに、吐出孔から吐出されるペーストの粘性が抑えられて、吐出孔からのペーストのスムーズな吐出が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
吐出装置に収容されるペーストの材料の凝集に起因した吐出孔の目詰まりが抑制されるとともに、吐出孔から吐出されるペーストの粘性が抑えられて、吐出孔からのペーストのスムーズな吐出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明を適用可能な吐出ヘッドを備えたパターン形成装置の一例を示す正面図である。
【図２】第１実施形態にかかる吐出ヘッドの概略構成を示す正面図である。
【図３】第１実施形態にかかる吐出ヘッドの概略構成を示す断面図である。
【図４】第２実施形態にかかる吐出ヘッドの概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１実施形態
図１は、この発明を適用可能な吐出ヘッドを備えたパターン形成装置の一例を示す正面図である。図１および以下の図では、鉛直方向にＺ軸をとったＸＹＺ直交座標を適宜示す。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のに使用可能な装置である。
【００１７】
このパターン形成装置１では、基台１０１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１０１にはステージ３を跨ぐようにしてフレーム１０２が固定され、フレーム１０２にはヘッド部５が取り付けられる。ヘッド部５のベース５１には、その内部に貯留する液状の塗布液を基板Ｗ上に吐出する吐出ヘッド５２と、基板Ｗに向けてそれぞれＵＶ光（紫外線）を照射する第１照射部５５および第２照射部５６とが取り付けられている。
【００１８】
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およびＹ方向に移動させるＹ方向移動機構２２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。
【００１９】
Ｙ方向移動機構２２もモータ２２１、図示しない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。以上の構成により、ヘッド部５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。上記のように構成されたステージ移動機構２により、この実施形態では、ステージ３に載置された基板Ｗをヘッド部５に対して矢印Ｄｓ方向に相対移動させる。
【００２０】
そして、ヘッド部５に取り付けられた吐出ヘッド５２が、その下方を矢印Ｄs方向（Ｘ軸方向）に通過する基板Ｗに対して塗布液を吐出して、基板Ｗの表面にパターンを形成する。この吐出ヘッド５２は、ノズルから塗布液を吐出して、ノズルスキャン方式で基板Ｗにパターンを形成するものである。続いて、この吐出ヘッド５２の詳細構成について説明する。
【００２１】
図２は、第１実施形態にかかる吐出ヘッドの概略構成を示す正面図である。また、図３は、第１実施形態にかかる吐出ヘッドの概略構成を示す断面図である。吐出ヘッド５２は、シリンジポンプ５２０と、このシリンジポンプ５２０に取り付けられた水冷管５２１および加熱素子５２２とを備える。シリンジポンプ５２０は、塗布液Ｐを収容するシリンジ５２０１とシリンジ５２０１から塗布液Ｐを押し出すプランジャ５２０２とで構成されている。
【００２２】
シリンジ５２０１は、ステンレス鋼あるいはアルミニウム等で構成された金属製のものであり、押出方向Ｄpに延びる円筒形状の円筒部５２０１aと、円筒部５２０１aの下端から押出方向Ｄpに向けて先細りに形成されたテーパー部５２０１bとを有する。そして、テーパー部５２０１bの下端にノズル５２０３が取り付けられている。シリンジ５２０１の内部には、塗布液Ｐを収容する収容空間５２０１cが形成されている。この収容空間５２０１cはノズル５２０３と連通しており、収容空間５２０１cに収容された塗布液Ｐがノズル５２０３の下端の吐出孔５２０４へと供給される。
【００２３】
一方、プランジャ５２０２は、鉛直方向（Ｚ方向）の下方を向く押出方向Ｄpに可動に構成されており、その押出方向Ｄpの端面５２０２aでシリンジ５２０１内の収容空間５２０１cに貯留された塗布液Ｐに当接する。したがって、プランジャ５２０２が押出方向Ｄpに移動することで、シリンジ５２０１内部の収容空間５２０１cに貯留された塗布液Ｐが押出方向Ｄpに押し出されて、シリンジ５２０１の下端に設けられたノズル５２０３の吐出孔５２０４から吐出される。なお、プランジャ５２０２の押出方向Ｄpへの移動は、制御部６により制御される。
【００２４】
ちなみに、塗布液Ｐとしては、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。この実施形態では、導電性粒子は電極配線パターンの材料である銀の粉末であり、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ものである。つまり、塗布液Ｐは銀ペーストである。また、塗布液Ｐの粘度は、光照射による硬化処理を実行する前において例えば５０Ｐａ・ｓ（パスカル秒）以下で、硬化処理を実行した後は３５０Ｐａ・ｓ以上になることが好ましい。
【００２５】
そして、上述したとおり、このような構成を具備する吐出ヘッド５２が、その下方を通過する基板Ｗに対して塗布液Ｐを吐出して、基板Ｗの表面にパターンを形成する。なお、吐出ヘッド５２のシリンジ５２０１は、吐出ヘッド５２から取り外して交換可能に構成されている。したがって、基板Ｗへのパターン形成を繰り返して、シリンジ５２０１の収容空間５２０１c内の塗布液Ｐが使い切られた際には、収容空間５２０１c内に塗布液Ｐが充填された新たなシリンジ５２０１が吐出ヘッド５２にセットされて、基板Ｗへのパターン形成が継続される。
【００２６】
また、このようなシリンジ５２０１の交換頻度を抑えて、基板Ｗへのパターン形成を効率的に行うために、大容量の収容空間５２０１cを具備するシリンジ５２０１が用いられている。具体的には、この大容量のシリンジ５２０１は、所定枚数（例えば、１０００枚）以上の基板Ｗへのパターン形成に用いられる量（例えば、１００cc）の収容空間５２０１cを具備するものである。
【００２７】
ただし、銀ペーストである塗布液Ｐは、室温に長時間置かれると、銀粉末の凝集を引き起こして、吐出ヘッド５２の吐出孔５２０４の目詰まりの原因となる。したがって、大容量のシリンジ５２０１内の塗布液Ｐを使い切るためには、シリンジ５２０１をセットしてから塗布液Ｐを使い切るまでの間に渡って、銀粉末の凝集をパターン形成装置１内で抑えておくことが好適である。ちなみに、この明細書において「室温」とは、基板Ｗへのパターン形成が実行されるクリーンルーム内の管理された温度であり、クリーンルーム内の温度が２２℃に管理されている場合は、２２℃が室温となる。
【００２８】
そこで、この実施形態の吐出ヘッド５２は、ステンレス鋼あるいはアルミニウム等で構成された金属製の水冷管５２１を備えている。具体的には、この水冷管５２１は、シリンジ５２０１の円筒部５２０１aの外周面に１周以上（図２、図３の例では１５周）に渡って螺旋状に巻き付けられている。そして、５℃〜１５℃に冷却された冷却水が、水冷管５２１の内部を流れている。したがって、シリンジ５２０１内に収納された塗布液Ｐの熱は、シリンジ５２０１を介して水冷管５２１へと奪われる。その結果、シリンジ５２０１内の塗布液Ｐは、室温未満（５℃〜１５℃）に冷却される。また、シリンジ５２０１の冷却に伴って、シリンジ５２０１の内壁面（収容空間５２０１cの壁面）が結露しないように、収容空間５２０１cは脱気されている。
【００２９】
ところで、銀ペーストである塗布液Ｐは、温度低下に伴って粘性が増大するといった性質を有する。そのため、室温未満に冷却されることで粘性の増大した塗布液Ｐは、吐出孔５２０４からスムーズに吐出されないおそれがある。そこで、この実施形態の吐出ヘッド５２は、（押出方向Ｄpにおける）水冷管５２１と吐出孔５２０４の間に加熱素子５２２を備えている。具体的には、この加熱素子５２２は、ペルチェ素子で構成されており、シリンジ５２０１のテーパー部５２０１bの外周面に１周に渡って設けられており、室温あるいはそれより高い温度に維持されている。したがって、シリンジ５２０１のテーパー部５２０１bの内部にある塗布液Ｐは、テーパー部５２０１bを介して加熱素子５２２により加熱される。こうして、水冷管５２１により冷却された塗布液Ｐは、加熱素子５２２によって吐出孔５２０４から吐出される前に加熱される。
【００３０】
以上に説明したように、この実施形態の吐出ヘッド５２は、シリンジポンプ５２０の内部に収容するペースト状の塗布液Ｐを冷却する水冷管５２１を備えている。したがって、シリンジポンプ５２０内部に収容される塗布液Ｐを冷却することで、塗布液の材料（銀粉末）の凝集を抑えて、その結果、吐出孔５２０４の目詰まりを抑制することができる。しかも、この実施形態の吐出ヘッド５２は、この冷却された塗布液Ｐを吐出孔５２０４からの吐出の前に加熱する構成を備える。具体的には、加熱素子５２２が、水冷管５２１と吐出孔５２０４の間で水冷管５２１から離間してシリンジポンプ５２０に設けられており、水冷管５２１により冷却された塗布液Ｐを吐出孔５２０４から吐出される前に加熱する。したがって、吐出孔５２０４からは、加熱によって粘性の低下した塗布液Ｐが吐出されることとなり、吐出孔５２０４から塗布液Ｐをスムーズに吐出することができる。こうして、この実施形態では、吐出ヘッド５２に収容される塗布液Ｐの材料の凝集に起因した吐出孔５２０４の目詰まりが抑制されるとともに、吐出孔５２０４から吐出される塗布液Ｐの粘性が抑えられて、吐出孔５２０４からの塗布液Ｐのスムーズな吐出が可能となっている。
【００３１】
ところで、このような吐出ヘッド５２では、水冷管５２１により冷却されていた塗布液Ｐを、吐出孔５２０４から吐出される前に効率的に加熱して、吐出孔５２０４から吐出される塗布液Ｐの粘性を速やかに低下させることが好ましい。これに対して、この実施形態のシリンジポンプ５２０には、吐出孔５２０４に向けて塗布液Ｐが供給される方向（押出方向Ｄp）に先細りに形成されたテーパー部５２０１bが設けられており、このテーパー部５２０１bに水冷管５２１から離間して加熱素子５２２が設けられている。つまり、シリンジポンプ５２０に形成されたテーパー部５２０１bで加熱することで、シリンジポンプ５２０に奪われる熱量を抑えて、吐出前の塗布液Ｐに効率的に熱を加えることができる。その結果、吐出孔５２０４から吐出される塗布液Ｐの粘性を速やかに低下させて、吐出孔５２０４から塗布液Ｐをスムーズに吐出することができる。
【００３２】
一方、シリンジポンプ５２０に収容されている塗布液Ｐについては、十分に冷却しておいて、塗布液Ｐの材料の凝集をより効果的に抑制することが好ましい。これに対して、この実施形態では、シリンジポンプ５２０の外周面に１周以上に渡って、水冷管５２１が設けられている。これによって、シリンジポンプ５２０に収容されている塗布液Ｐを十分に冷却して、塗布液Ｐの材料の凝集をより効果的に抑えることができる。その結果、塗布液Ｐの材料の凝集に起因した吐出孔の目詰まりをより確実に抑制することが可能となっている。
【００３３】
なお、塗布液Ｐの種類としては、種々のものを採用可能である。そこで、塗布液Ｐは、上述のような銀ペーストであっても良い。このとき、上述のように、シリンジポンプ５２０に収容された塗布液Ｐを室温よりも低い温度に冷却すると良い。これによって、塗布液Ｐの材料の凝集に起因した吐出孔の目詰まりをより確実に抑制することが可能となる。また、加熱素子５２２は、水冷管５２１により冷却された塗布液Ｐを、吐出孔５２０４からの吐出前に、室温以上の温度に加熱すると良い。これによって、吐出孔５２０４から吐出される塗布液Ｐの粘性を十分に低下させて、吐出孔５２０４からのペーストのよりスムーズな吐出が可能となる。
【００３４】
第２実施形態
図４は、第２実施形態にかかる吐出ヘッドの概略構成を示す断面図である。第２実施形態の第１実施形態との主な差異点は、吐出ヘッド５２が有するシリンジポンプ５２０の先端部分の構成である。つまり、第２実施形態のシリンジポンプ５２０（のテーパー部５２０１b）の先端には、Ｙ軸方向に基板Ｗと同程度の幅を有する幅広の多孔ノズル５２０５が取り付けられている。そして、この多孔ノズル５２０５の先端に、Ｙ軸方向に並ぶ複数の吐出孔５２０６が形成されている。
【００３５】
多孔ノズル５２０５の内部は、シリンジ５２０１の収容空間５２０１cに連通している。したがって、プランジャ５２０２が押出方向Ｄpに移動することで、シリンジ５２０１内部の収容空間５２０１cに貯留された塗布液Ｐが押出方向Ｄpに押し出されて、シリンジ５２０１の下端に設けられた多孔ノズル５２０５の吐出孔５２０６から吐出される。このような吐出ヘッド５２は、例えば特開２００５−３５３８５１号公報のように、基板Ｗに対して複数のフィンガー電極を並べて形成する場合に適している。なぜなら、Ｘ軸方向に移動する基板Ｗに対して、図４の吐出ヘッド５２の複数の多孔ノズル５２０５から塗布液Ｐを吐出することで、複数のフィンガー電極を一度に形成することができるからである。
【００３６】
そして、第２実施形態においても、水冷管５２１および加熱素子５２２が吐出ヘッド５２に取り付けられている。水冷管５２１の取り付け位置は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。一方、加熱素子５２２の取り付け位置は、第１実施形態と異なっている。つまり、第２実施形態では、加熱素子５２２は、多孔ノズル５２０５の外周面に一周に渡って設けられている。そして、この加熱素子５２２が、室温あるいはそれより高い温度に維持されている。したがって、多孔ノズル５２０５の内部にある塗布液Ｐは、多孔ノズル５２０５を介して加熱素子５２２より加熱される。こうして、水冷管５２１により冷却された塗布液Ｐは、加熱素子５２２によって吐出孔５２０４から吐出される前に加熱される。
【００３７】
このよう、この実施形態の吐出ヘッド５２も、シリンジポンプ５２０内部に収容される塗布液Ｐを冷却する水冷管５２１と、水冷管５２１により冷却された塗布液Ｐを吐出孔５２０６から吐出される前に加熱する加熱素子５２２とを備える。したがって、吐出ヘッド５２に収容される塗布液Ｐの材料の凝集に起因した吐出孔５２０６の目詰まりが抑制されるとともに、吐出孔５２０６から吐出される塗布液Ｐの粘性が抑えられて、吐出孔５２０６からの塗布液Ｐのスムーズな吐出が可能となっている。
【００３８】
その他
このように上記実施形態では、吐出ヘッド５２が本発明の「吐出装置」に相当し、パターン形成装置１が本発明の「パターン形成装置」に相当する。また、シリンジポンプ５２０が本発明の「吐出手段」に相当し、水冷管５２１が本発明の「冷却手段」に相当し、加熱素子５２２が本発明の「加熱手段」に相当し、テーパー部５２０１bが本発明の「テーパー部」に相当する。また、ステージ３が本発明の「支持手段」に相当する。
【００３９】
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、上記実施形態では、塗布液Ｐに含まれる導電性材料は銀であったが、導電性材料の種類はこれに限られない。したがって、塗布液Ｐは、例えばアルミニウムを導電性材料として含むアルミニウムペーストであっても良い。
【００４０】
また、上記実施形態では、電極配線パターンを形成するための材料（導電性材料）を含む塗布液Ｐを吐出ヘッド５２から吐出する場合について説明した。しかしながら、電極配線パターン以外のパターンを形成する材料を含む塗布液Ｐを吐出ヘッド５２から吐出する場合についても、本発明を好適に用いることができる。
【００４１】
具体例を挙げると、上述のような電極配線パターンの形成に先立って、樹脂材料を含む塗布液Ｐを基板Ｗに吐出して、基板Ｗにバンクパターンを形成する場合がある。この場合、複数のバンクパターンが基板Ｗに予め形成され、これらのバンクパターンの間に導電性材料を流し込むことで、電極配線パターンが基板Ｗに形成される。
【００４２】
バンクパターンを形成するための樹脂材料としては、紫外線硬化型であってアクリル系の材料（具体的には、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレートのいずれかのプレポリマーを含む材料）を用いることができる。そして、このような樹脂材料を含む塗布液Ｐは、シリンジ５２０１内に収容中は室温未満に冷却する一方、吐出孔５２０４からの吐出に際しては室温にまで加熱することが好ましい。そこで、このような樹脂材料を含む塗布液Ｐを吐出ヘッド５２により吐出するにあたっては、本発明の構成を採用することが好適となる。
【００４３】
また、上記実施形態では、水冷管５２１は、シリンジ５２０１の外周面に一周以上に渡って設けられていた。しかしながら、水冷管５２１を設ける位置や範囲はこれに限られない。
【００４４】
また、シリンジ５２０１内に収容される塗布液Ｐを冷却する冷却手段の具体的構成も、上述の水冷管５２１に限られず、空冷方式やペルチェ素子等を用いた冷却手段を用いることもできる。
【００４５】
また、加熱素子５２２を取り付ける位置についても種々の変形が可能である。そこで、図２、図３に示した構成において、加熱素子５２２をノズル５２０３に取り付けるように変更することもできる。あるいは、図４に示した構成において、加熱素子５２２をテーパー部５２０１bに取り付けるように変更することもできる。
【００４６】
また、加熱素子５２２の具体的な構成は、上述のペルチェ素子に限られず、電熱線等の種々のものを用いることができる。
【００４７】
また、塗布液Ｐの冷却温度あるいは加熱温度についても種々の変形が可能である。つまり、塗布液Ｐの物性に応じて、冷却温度あるいは加熱温度を適宜調整すれば良い。
【００４８】
また、上記実施形態の吐出ヘッド５２では、シリンジ５２０１が着脱自在に構成されていた。しかしながら、シリンジ５２０１を着脱自在に構成することは必須ではない。
【００４９】
また、吐出ヘッド５２の具体的構成は、上述のシリンジポンプ方式のものに限られず、その他の方式を採用した種々のディスペンサーを用いることができる。
【００５０】
また、上記実施形態では、シリンジポンプ５２０は鉛直下方に向けて配置されていた。しかしながら、シリンジポンプ５２０の姿勢はこれに限られず、鉛直方向に対して傾けてシリンジポンプ５２０を配置したり、鉛直上方に向けてシリンジポンプ５２０を配置しても良い。
【００５１】
また、上記実施形態では、基台１０１に固定されたヘッド部５に対し基板Ｗを載置したステージ３が移動する構成となっているが、基板Ｗが固定されてヘッド部５が移動するように構成されてもよい。
【００５２】
また、上記各実施形態ではシリコン基板上にフィンガー電極配線パターンを形成しているが、基板Ｗはシリコンに限定されるものではない。例えば、ガラス基板上に形成された薄膜太陽電池や、太陽電池以外のデバイスにパターンを形成する際にも、本発明を適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
この発明は、基板上に所定のパターン、例えば太陽電池基板上の電極配線パターンを形成する技術に対して特に好適に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１…パターン形成装置
５２…吐出ヘッド
５２０…シリンジポンプ
５２０１…シリンジ
５２０２…フランジャ
５２０１a…円筒部
５２０１b…テーパー部
５２０１c…収容空間
５２０３…ノズル
５２０４…吐出孔
５２０５…多孔ノズル
５２０６…吐出孔
５２１…水冷管
５２２…加熱素子
Ｐ…塗布液（ペースト）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ペーストを吐出する吐出装置、および当該吐出装置が吐出するペーストにより基板にパターンを形成するパターン形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、銀ペーストをニードルから吐出するディスペンサーが記載されている。具体的には、このようなディスペンサーは、シリンジ内に収容する銀ペーストをシリンジ先端に設けられたニードルの吐出孔から吐出する構成を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５０９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のようなペーストは、室温等の比較的高温下に置かれている間に、その材料が凝集してしまうことがある。例えば、上述の銀ペーストは、銀粒子、樹脂および溶剤等を含む混合液で構成されたものが一般的であるが、室温下に置かれている間に、樹脂から分離した銀粒子が互いに凝集してしまうことがある。その結果、上述のような吐出装置（ディスペンサー）では、その内部に収容されている間に凝集を起こしたペーストの材料が吐出孔に詰まって、吐出孔が目詰まりを起こしてしまう場合があった。
【０００５】
そこで、このような問題に対応するために、吐出装置内のペーストを低温に維持しておくことが考えられる。ただし、ペーストの粘性は、低温になるにつれて増大する傾向にある。そのため、吐出装置内のペーストを低温に維持した場合、ペースト材料の凝集に起因した吐出孔の目詰まりは解消できても、粘性の増大したペーストが吐出孔からスムーズに吐出されないといった別の問題が引き起こされるおそれがあった。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、吐出装置に収容されるペーストの材料の凝集に起因した吐出孔の目詰まりを抑制しつつ、吐出孔から吐出されるペーストの粘性を抑えて、吐出孔からのペーストのスムーズな吐出を可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明にかかる吐出装置は、上記目的を達成するために、その内部に収容するペーストを吐出孔へ供給して、吐出孔からペーストを吐出する吐出手段と、吐出手段に設けられて、吐出手段が収容するペーストを冷却する冷却手段と、冷却手段と吐出孔の間で吐出手段に設けられて、冷却手段により冷却されたペーストを吐出孔から吐出される前に加熱する加熱手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
このように構成された発明（吐出装置）は、吐出孔からペーストを吐出する吐出手段を備えるとともに、この吐出手段に収容されるペーストを冷却する冷却手段をさらに備えている。したがって、吐出手段内部に収容されるペーストを冷却することで、ペーストの材料の凝集を抑えて、その結果、吐出孔の目詰まりを抑制することができる。しかも、この発明は、この冷却されたペーストを吐出孔からの吐出の前に加熱する構成を備える。具体的には、加熱手段が、冷却手段と吐出孔の間で吐出手段に設けられており、冷却手段により冷却されたペーストを吐出孔から吐出される前に加熱する。したがって、吐出孔からは、加熱によって粘性の低下したペーストが吐出されることとなり、吐出孔からペーストをスムーズに吐出することができる。こうして、この発明では、吐出装置に収容されるペーストの材料の凝集に起因した吐出孔の目詰まりが抑制されるとともに、吐出孔から吐出されるペーストの粘性が抑えられて、吐出孔からのペーストのスムーズな吐出が可能となっている。
【０００９】
ところで、このような発明では、冷却手段により冷却されていたペーストを、吐出孔から吐出される前に効率的に加熱して、吐出孔から吐出されるペーストの粘性を速やかに低下させることが好ましい。そこで、吐出手段は、吐出孔に向けてペーストが供給される方向に先細りに形成されたテーパー部を有しており、加熱手段は、テーパー部に設けられているように、吐出装置を構成しても良い。つまり、吐出手段に形成されたテーパー部で加熱することで、吐出手段に奪われる熱量を抑えて、吐出前のペーストに効率的に熱を加えることができる。その結果、吐出孔から吐出されるペーストの粘性を速やかに低下させて、吐出孔からペーストをスムーズに吐出することができる。
【００１０】
一方、吐出手段に収容されているペーストについては、十分に冷却しておいて、ペーストの材料の凝集をより効果的に抑制することが好ましい。そこで、冷却手段は、吐出手段の外周面に１周以上に渡って設けられているように、吐出装置を構成しても良い。これによって、吐出手段に収容されているペーストを十分に冷却して、ペーストの材料の凝集をより効果的に抑えることができる。その結果、ペーストの材料の凝集に起因した吐出孔の目詰まりをより確実に抑制することが可能となる。
【００１１】
なお、ペーストの種類としては、種々のものを採用可能である。そこで、ペーストは、銀ペーストであっても良い。このとき、冷却手段は、吐出手段に収容されたペーストを室温よりも低い温度に冷却するように、吐出装置を構成しても良い。これによって、ペーストの材料の凝集に起因した吐出孔の目詰まりをより確実に抑制することが可能となる。また、加熱手段は、冷却部により冷却されたペーストを吐出孔から吐出される前に、室温以上の温度に加熱するように吐出装置を構成しても良い。これによって、吐出孔から吐出されるペーストの粘性を十分に低下させて、吐出孔からのペーストのよりスムーズな吐出が可能となる。
【００１２】
また、この発明にかかるパターン形成装置は、上記目的を達成するために、基板を支持する支持手段と、上述の吐出装置とを備え、吐出装置を支持手段に対して相対的に移動させながら、吐出装置から基板にペーストを吐出して、基板にパターンを形成することを特徴としている。
【００１３】
このように構成された発明（パターン形成装置）は、上述の吐出装置を備えている。したがって、吐出装置に収容されるペーストの材料の凝集に起因した吐出孔の目詰まりが抑制されるとともに、吐出孔から吐出されるペーストの粘性が抑えられて、吐出孔からのペーストのスムーズな吐出が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
吐出装置に収容されるペーストの材料の凝集に起因した吐出孔の目詰まりが抑制されるとともに、吐出孔から吐出されるペーストの粘性が抑えられて、吐出孔からのペーストのスムーズな吐出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明を適用可能な吐出ヘッドを備えたパターン形成装置の一例を示す正面図である。
【図２】第１実施形態にかかる吐出ヘッドの概略構成を示す正面図である。
【図３】第１実施形態にかかる吐出ヘッドの概略構成を示す断面図である。
【図４】第２実施形態にかかる吐出ヘッドの概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１実施形態
図１は、この発明を適用可能な吐出ヘッドを備えたパターン形成装置の一例を示す正面図である。図１および以下の図では、鉛直方向にＺ軸をとったＸＹＺ直交座標を適宜示す。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のに使用可能な装置である。
【００１７】
このパターン形成装置１では、基台１０１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１０１にはステージ３を跨ぐようにしてフレーム１０２が固定され、フレーム１０２にはヘッド部５が取り付けられる。ヘッド部５のベース５１には、その内部に貯留する液状の塗布液を基板Ｗ上に吐出する吐出ヘッド５２と、基板Ｗに向けてそれぞれＵＶ光（紫外線）を照射する第１照射部５５および第２照射部５６とが取り付けられている。
【００１８】
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およびＹ方向に移動させるＹ方向移動機構２２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。
【００１９】
Ｙ方向移動機構２２もモータ２２１、図示しない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。以上の構成により、ヘッド部５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。上記のように構成されたステージ移動機構２により、この実施形態では、ステージ３に載置された基板Ｗをヘッド部５に対して矢印Ｄｓ方向に相対移動させる。
【００２０】
そして、ヘッド部５に取り付けられた吐出ヘッド５２が、その下方を矢印Ｄs方向（Ｘ軸方向）に通過する基板Ｗに対して塗布液を吐出して、基板Ｗの表面にパターンを形成する。この吐出ヘッド５２は、ノズルから塗布液を吐出して、ノズルスキャン方式で基板Ｗにパターンを形成するものである。続いて、この吐出ヘッド５２の詳細構成について説明する。
【００２１】
図２は、第１実施形態にかかる吐出ヘッドの概略構成を示す正面図である。また、図３は、第１実施形態にかかる吐出ヘッドの概略構成を示す断面図である。吐出ヘッド５２は、シリンジポンプ５２０と、このシリンジポンプ５２０に取り付けられた水冷管５２１および加熱素子５２２とを備える。シリンジポンプ５２０は、塗布液Ｐを収容するシリンジ５２０１とシリンジ５２０１から塗布液Ｐを押し出すプランジャ５２０２とで構成されている。
【００２２】
シリンジ５２０１は、ステンレス鋼あるいはアルミニウム等で構成された金属製のものであり、押出方向Ｄpに延びる円筒形状の円筒部５２０１aと、円筒部５２０１aの下端から押出方向Ｄpに向けて先細りに形成されたテーパー部５２０１bとを有する。そして、テーパー部５２０１bの下端にノズル５２０３が取り付けられている。シリンジ５２０１の内部には、塗布液Ｐを収容する収容空間５２０１cが形成されている。この収容空間５２０１cはノズル５２０３と連通しており、収容空間５２０１cに収容された塗布液Ｐがノズル５２０３の下端の吐出孔５２０４へと供給される。
【００２３】
一方、プランジャ５２０２は、鉛直方向（Ｚ方向）の下方を向く押出方向Ｄpに可動に構成されており、その押出方向Ｄpの端面５２０２aでシリンジ５２０１内の収容空間５２０１cに貯留された塗布液Ｐに当接する。したがって、プランジャ５２０２が押出方向Ｄpに移動することで、シリンジ５２０１内部の収容空間５２０１cに貯留された塗布液Ｐが押出方向Ｄpに押し出されて、シリンジ５２０１の下端に設けられたノズル５２０３の吐出孔５２０４から吐出される。なお、プランジャ５２０２の押出方向Ｄpへの移動は、制御部６により制御される。
【００２４】
ちなみに、塗布液Ｐとしては、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。この実施形態では、導電性粒子は電極配線パターンの材料である銀の粉末であり、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ものである。つまり、塗布液Ｐは銀ペーストである。また、塗布液Ｐの粘度は、光照射による硬化処理を実行する前において例えば５０Ｐａ・ｓ（パスカル秒）以下で、硬化処理を実行した後は３５０Ｐａ・ｓ以上になることが好ましい。
【００２５】
そして、上述したとおり、このような構成を具備する吐出ヘッド５２が、その下方を通過する基板Ｗに対して塗布液Ｐを吐出して、基板Ｗの表面にパターンを形成する。なお、吐出ヘッド５２のシリンジ５２０１は、吐出ヘッド５２から取り外して交換可能に構成されている。したがって、基板Ｗへのパターン形成を繰り返して、シリンジ５２０１の収容空間５２０１c内の塗布液Ｐが使い切られた際には、収容空間５２０１c内に塗布液Ｐが充填された新たなシリンジ５２０１が吐出ヘッド５２にセットされて、基板Ｗへのパターン形成が継続される。
【００２６】
また、このようなシリンジ５２０１の交換頻度を抑えて、基板Ｗへのパターン形成を効率的に行うために、大容量の収容空間５２０１cを具備するシリンジ５２０１が用いられている。具体的には、この大容量のシリンジ５２０１は、所定枚数（例えば、１０００枚）以上の基板Ｗへのパターン形成に用いられる量（例えば、１００cc）の収容空間５２０１cを具備するものである。
【００２７】
ただし、銀ペーストである塗布液Ｐは、室温に長時間置かれると、銀粉末の凝集を引き起こして、吐出ヘッド５２の吐出孔５２０４の目詰まりの原因となる。したがって、大容量のシリンジ５２０１内の塗布液Ｐを使い切るためには、シリンジ５２０１をセットしてから塗布液Ｐを使い切るまでの間に渡って、銀粉末の凝集をパターン形成装置１内で抑えておくことが好適である。ちなみに、この明細書において「室温」とは、基板Ｗへのパターン形成が実行されるクリーンルーム内の管理された温度であり、クリーンルーム内の温度が２２℃に管理されている場合は、２２℃が室温となる。
【００２８】
そこで、この実施形態の吐出ヘッド５２は、ステンレス鋼あるいはアルミニウム等で構成された金属製の水冷管５２１を備えている。具体的には、この水冷管５２１は、シリンジ５２０１の円筒部５２０１aの外周面に１周以上（図２、図３の例では１５周）に渡って螺旋状に巻き付けられている。そして、５℃〜１５℃に冷却された冷却水が、水冷管５２１の内部を流れている。したがって、シリンジ５２０１内に収納された塗布液Ｐの熱は、シリンジ５２０１を介して水冷管５２１へと奪われる。その結果、シリンジ５２０１内の塗布液Ｐは、室温未満（５℃〜１５℃）に冷却される。また、シリンジ５２０１の冷却に伴って、シリンジ５２０１の内壁面（収容空間５２０１cの壁面）が結露しないように、収容空間５２０１cは脱気されている。
【００２９】
ところで、銀ペーストである塗布液Ｐは、温度低下に伴って粘性が増大するといった性質を有する。そのため、室温未満に冷却されることで粘性の増大した塗布液Ｐは、吐出孔５２０４からスムーズに吐出されないおそれがある。そこで、この実施形態の吐出ヘッド５２は、（押出方向Ｄpにおける）水冷管５２１と吐出孔５２０４の間に加熱素子５２２を備えている。具体的には、この加熱素子５２２は、ペルチェ素子で構成されており、シリンジ５２０１のテーパー部５２０１bの外周面に１周に渡って設けられており、室温あるいはそれより高い温度に維持されている。したがって、シリンジ５２０１のテーパー部５２０１bの内部にある塗布液Ｐは、テーパー部５２０１bを介して加熱素子５２２により加熱される。こうして、水冷管５２１により冷却された塗布液Ｐは、加熱素子５２２によって吐出孔５２０４から吐出される前に加熱される。
【００３０】
以上に説明したように、この実施形態の吐出ヘッド５２は、シリンジポンプ５２０の内部に収容するペースト状の塗布液Ｐを冷却する水冷管５２１を備えている。したがって、シリンジポンプ５２０内部に収容される塗布液Ｐを冷却することで、塗布液の材料（銀粉末）の凝集を抑えて、その結果、吐出孔５２０４の目詰まりを抑制することができる。しかも、この実施形態の吐出ヘッド５２は、この冷却された塗布液Ｐを吐出孔５２０４からの吐出の前に加熱する構成を備える。具体的には、加熱素子５２２が、水冷管５２１と吐出孔５２０４の間で水冷管５２１から離間してシリンジポンプ５２０に設けられており、水冷管５２１により冷却された塗布液Ｐを吐出孔５２０４から吐出される前に加熱する。したがって、吐出孔５２０４からは、加熱によって粘性の低下した塗布液Ｐが吐出されることとなり、吐出孔５２０４から塗布液Ｐをスムーズに吐出することができる。こうして、この実施形態では、吐出ヘッド５２に収容される塗布液Ｐの材料の凝集に起因した吐出孔５２０４の目詰まりが抑制されるとともに、吐出孔５２０４から吐出される塗布液Ｐの粘性が抑えられて、吐出孔５２０４からの塗布液Ｐのスムーズな吐出が可能となっている。
【００３１】
ところで、このような吐出ヘッド５２では、水冷管５２１により冷却されていた塗布液Ｐを、吐出孔５２０４から吐出される前に効率的に加熱して、吐出孔５２０４から吐出される塗布液Ｐの粘性を速やかに低下させることが好ましい。これに対して、この実施形態のシリンジポンプ５２０には、吐出孔５２０４に向けて塗布液Ｐが供給される方向（押出方向Ｄp）に先細りに形成されたテーパー部５２０１bが設けられており、このテーパー部５２０１bに水冷管５２１から離間して加熱素子５２２が設けられている。つまり、シリンジポンプ５２０に形成されたテーパー部５２０１bで加熱することで、シリンジポンプ５２０に奪われる熱量を抑えて、吐出前の塗布液Ｐに効率的に熱を加えることができる。その結果、吐出孔５２０４から吐出される塗布液Ｐの粘性を速やかに低下させて、吐出孔５２０４から塗布液Ｐをスムーズに吐出することができる。
【００３２】
一方、シリンジポンプ５２０に収容されている塗布液Ｐについては、十分に冷却しておいて、塗布液Ｐの材料の凝集をより効果的に抑制することが好ましい。これに対して、この実施形態では、シリンジポンプ５２０の外周面に１周以上に渡って、水冷管５２１が設けられている。これによって、シリンジポンプ５２０に収容されている塗布液Ｐを十分に冷却して、塗布液Ｐの材料の凝集をより効果的に抑えることができる。その結果、塗布液Ｐの材料の凝集に起因した吐出孔の目詰まりをより確実に抑制することが可能となっている。
【００３３】
なお、塗布液Ｐの種類としては、種々のものを採用可能である。そこで、塗布液Ｐは、上述のような銀ペーストであっても良い。このとき、上述のように、シリンジポンプ５２０に収容された塗布液Ｐを室温よりも低い温度に冷却すると良い。これによって、塗布液Ｐの材料の凝集に起因した吐出孔の目詰まりをより確実に抑制することが可能となる。また、加熱素子５２２は、水冷管５２１により冷却された塗布液Ｐを、吐出孔５２０４からの吐出前に、室温以上の温度に加熱すると良い。これによって、吐出孔５２０４から吐出される塗布液Ｐの粘性を十分に低下させて、吐出孔５２０４からのペーストのよりスムーズな吐出が可能となる。
【００３４】
第２実施形態
図４は、第２実施形態にかかる吐出ヘッドの概略構成を示す断面図である。第２実施形態の第１実施形態との主な差異点は、吐出ヘッド５２が有するシリンジポンプ５２０の先端部分の構成である。つまり、第２実施形態のシリンジポンプ５２０（のテーパー部５２０１b）の先端には、Ｙ軸方向に基板Ｗと同程度の幅を有する幅広の多孔ノズル５２０５が取り付けられている。そして、この多孔ノズル５２０５の先端に、Ｙ軸方向に並ぶ複数の吐出孔５２０６が形成されている。
【００３５】
多孔ノズル５２０５の内部は、シリンジ５２０１の収容空間５２０１cに連通している。したがって、プランジャ５２０２が押出方向Ｄpに移動することで、シリンジ５２０１内部の収容空間５２０１cに貯留された塗布液Ｐが押出方向Ｄpに押し出されて、シリンジ５２０１の下端に設けられた多孔ノズル５２０５の吐出孔５２０６から吐出される。このような吐出ヘッド５２は、例えば特開２００５−３５３８５１号公報のように、基板Ｗに対して複数のフィンガー電極を並べて形成する場合に適している。なぜなら、Ｘ軸方向に移動する基板Ｗに対して、図４の吐出ヘッド５２の複数の多孔ノズル５２０５から塗布液Ｐを吐出することで、複数のフィンガー電極を一度に形成することができるからである。
【００３６】
そして、第２実施形態においても、水冷管５２１および加熱素子５２２が吐出ヘッド５２に取り付けられている。水冷管５２１の取り付け位置は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。一方、加熱素子５２２の取り付け位置は、第１実施形態と異なっている。つまり、第２実施形態では、加熱素子５２２は、多孔ノズル５２０５の外周面に一周に渡って設けられている。そして、この加熱素子５２２が、室温あるいはそれより高い温度に維持されている。したがって、多孔ノズル５２０５の内部にある塗布液Ｐは、多孔ノズル５２０５を介して加熱素子５２２より加熱される。こうして、水冷管５２１により冷却された塗布液Ｐは、加熱素子５２２によって吐出孔５２０４から吐出される前に加熱される。
【００３７】
このよう、この実施形態の吐出ヘッド５２も、シリンジポンプ５２０内部に収容される塗布液Ｐを冷却する水冷管５２１と、水冷管５２１により冷却された塗布液Ｐを吐出孔５２０６から吐出される前に加熱する加熱素子５２２とを備える。したがって、吐出ヘッド５２に収容される塗布液Ｐの材料の凝集に起因した吐出孔５２０６の目詰まりが抑制されるとともに、吐出孔５２０６から吐出される塗布液Ｐの粘性が抑えられて、吐出孔５２０６からの塗布液Ｐのスムーズな吐出が可能となっている。
【００３８】
その他
このように上記実施形態では、吐出ヘッド５２が本発明の「吐出装置」に相当し、パターン形成装置１が本発明の「パターン形成装置」に相当する。また、シリンジポンプ５２０が本発明の「吐出手段」に相当し、水冷管５２１が本発明の「冷却手段」に相当し、加熱素子５２２が本発明の「加熱手段」に相当し、テーパー部５２０１bが本発明の「テーパー部」に相当する。また、ステージ３が本発明の「支持手段」に相当する。
【００３９】
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、上記実施形態では、塗布液Ｐに含まれる導電性材料は銀であったが、導電性材料の種類はこれに限られない。したがって、塗布液Ｐは、例えばアルミニウムを導電性材料として含むアルミニウムペーストであっても良い。
【００４０】
また、上記実施形態では、電極配線パターンを形成するための材料（導電性材料）を含む塗布液Ｐを吐出ヘッド５２から吐出する場合について説明した。しかしながら、電極配線パターン以外のパターンを形成する材料を含む塗布液Ｐを吐出ヘッド５２から吐出する場合についても、本発明を好適に用いることができる。
【００４１】
具体例を挙げると、上述のような電極配線パターンの形成に先立って、樹脂材料を含む塗布液Ｐを基板Ｗに吐出して、基板Ｗにバンクパターンを形成する場合がある。この場合、複数のバンクパターンが基板Ｗに予め形成され、これらのバンクパターンの間に導電性材料を流し込むことで、電極配線パターンが基板Ｗに形成される。
【００４２】
バンクパターンを形成するための樹脂材料としては、紫外線硬化型であってアクリル系の材料（具体的には、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレートのいずれかのプレポリマーを含む材料）を用いることができる。そして、このような樹脂材料を含む塗布液Ｐは、シリンジ５２０１内に収容中は室温未満に冷却する一方、吐出孔５２０４からの吐出に際しては室温にまで加熱することが好ましい。そこで、このような樹脂材料を含む塗布液Ｐを吐出ヘッド５２により吐出するにあたっては、本発明の構成を採用することが好適となる。
【００４３】
また、上記実施形態では、水冷管５２１は、シリンジ５２０１の外周面に一周以上に渡って設けられていた。しかしながら、水冷管５２１を設ける位置や範囲はこれに限られない。
【００４４】
また、シリンジ５２０１内に収容される塗布液Ｐを冷却する冷却手段の具体的構成も、上述の水冷管５２１に限られず、空冷方式やペルチェ素子等を用いた冷却手段を用いることもできる。
【００４５】
また、加熱素子５２２を取り付ける位置についても種々の変形が可能である。そこで、図２、図３に示した構成において、加熱素子５２２をノズル５２０３に取り付けるように変更することもできる。あるいは、図４に示した構成において、加熱素子５２２をテーパー部５２０１bに取り付けるように変更することもできる。
【００４６】
また、加熱素子５２２の具体的な構成は、上述のペルチェ素子に限られず、電熱線等の種々のものを用いることができる。
【００４７】
また、塗布液Ｐの冷却温度あるいは加熱温度についても種々の変形が可能である。つまり、塗布液Ｐの物性に応じて、冷却温度あるいは加熱温度を適宜調整すれば良い。
【００４８】
また、上記実施形態の吐出ヘッド５２では、シリンジ５２０１が着脱自在に構成されていた。しかしながら、シリンジ５２０１を着脱自在に構成することは必須ではない。
【００４９】
また、吐出ヘッド５２の具体的構成は、上述のシリンジポンプ方式のものに限られず、その他の方式を採用した種々のディスペンサーを用いることができる。
【００５０】
また、上記実施形態では、シリンジポンプ５２０は鉛直下方に向けて配置されていた。しかしながら、シリンジポンプ５２０の姿勢はこれに限られず、鉛直方向に対して傾けてシリンジポンプ５２０を配置したり、鉛直上方に向けてシリンジポンプ５２０を配置しても良い。
【００５１】
また、上記実施形態では、基台１０１に固定されたヘッド部５に対し基板Ｗを載置したステージ３が移動する構成となっているが、基板Ｗが固定されてヘッド部５が移動するように構成されてもよい。
【００５２】
また、上記各実施形態ではシリコン基板上にフィンガー電極配線パターンを形成しているが、基板Ｗはシリコンに限定されるものではない。例えば、ガラス基板上に形成された薄膜太陽電池や、太陽電池以外のデバイスにパターンを形成する際にも、本発明を適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
この発明は、基板上に所定のパターン、例えば太陽電池基板上の電極配線パターンを形成する技術に対して特に好適に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１…パターン形成装置
５２…吐出ヘッド
５２０…シリンジポンプ
５２０１…シリンジ
５２０２…フランジャ
５２０１a…円筒部
５２０１b…テーパー部
５２０１c…収容空間
５２０３…ノズル
５２０４…吐出孔
５２０５…多孔ノズル
５２０６…吐出孔
５２１…水冷管
５２２…加熱素子
Ｐ…塗布液（ペースト）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部に収容するペーストを吐出孔へ供給して、前記吐出孔から前記ペーストを吐出する吐出手段と、
前記吐出手段に設けられて、前記吐出手段が収容する前記ペーストを冷却する冷却手段と、
前記冷却手段と前記吐出孔の間で前記吐出手段に設けられて、前記冷却手段により冷却された前記ペーストを前記吐出孔から吐出される前に加熱する加熱手段と
を備えたことを特徴とする吐出装置。
【請求項２】
前記吐出手段は、前記吐出孔に向けて前記ペーストが供給される方向に先細りに形成されたテーパー部を有しており、前記加熱手段は、前記テーパー部に設けられている請求項１に記載の吐出装置。
【請求項３】
前記冷却手段は、前記吐出手段の外周面に１周以上に渡って設けられている請求項１または２に記載の吐出装置。
【請求項４】
前記ペーストは、銀ペーストである請求項１ないし３のいずれか一項に記載の吐出装置。
【請求項５】
前記冷却手段は、前記吐出手段に収容された前記ペーストを室温よりも低い温度に冷却する請求項４に記載の吐出装置。
【請求項６】
前記加熱手段は、前記冷却部により冷却された前記ペーストを前記吐出孔から吐出される前に、室温以上の温度に加熱する請求項４または５に記載の吐出装置。
【請求項７】
基板を支持する支持手段と、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の吐出装置と
を備え、
前記吐出装置を前記支持手段に対して相対的に移動させながら、前記吐出装置から前記基板に前記ペーストを吐出して、前記基板にパターンを形成することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項１】
その内部に収容するペーストを吐出孔へ供給して、前記吐出孔から前記ペーストを吐出する吐出手段と、
前記吐出手段に設けられて、前記吐出手段が収容する前記ペーストを冷却する冷却手段と、
前記冷却手段と前記吐出孔の間で前記吐出手段に設けられて、前記冷却手段により冷却された前記ペーストを前記吐出孔から吐出される前に加熱する加熱手段と
を備えたことを特徴とする吐出装置。
【請求項２】
前記吐出手段は、前記吐出孔に向けて前記ペーストが供給される方向に先細りに形成されたテーパー部を有しており、前記加熱手段は、前記テーパー部に設けられている請求項１に記載の吐出装置。
【請求項３】
前記冷却手段は、前記吐出手段の外周面に１周以上に渡って設けられている請求項１または２に記載の吐出装置。
【請求項４】
前記ペーストは、銀ペーストである請求項１ないし３のいずれか一項に記載の吐出装置。
【請求項５】
前記冷却手段は、前記吐出手段に収容された前記ペーストを室温よりも低い温度に冷却する請求項４に記載の吐出装置。
【請求項６】
前記加熱手段は、前記冷却部により冷却された前記ペーストを前記吐出孔から吐出される前に、室温以上の温度に加熱する請求項４または５に記載の吐出装置。
【請求項７】
基板を支持する支持手段と、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の吐出装置と
を備え、
前記吐出装置を前記支持手段に対して相対的に移動させながら、前記吐出装置から前記基板に前記ペーストを吐出して、前記基板にパターンを形成することを特徴とするパターン形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−５６３１７（Ｐ２０１３−５６３１７Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９７３５４（Ｐ２０１１−１９７３５４）
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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