JP2014004819A - パターン形成方法及びその形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出機構部を用いて所定の位置に開口部を有するパターン形成用マスクからペーストをテーブルに固定した被パターン形成物の所定の位置に転写するパターン形成装置において、微細なパターンを精度良く安定してパターン形成でき、かつ、微細なスルーホールの内部にも確実にペーストを充填できるパターン形成を実現する。
【解決手段】吐出機構部先端のパターン形成用マスクと接触する角部を凹形状に形成し、凹形状部を含む吐出機構部の先端部分の表面に撥液性を有する膜で被覆して、所望のパターン開口部を有するパターン形成用マスクにペーストを充填、転写する際、撥液性を有する膜で被覆した吐出機構部先端の凹形状部とパターン形成用マスクとで形成される領域の内部でペーストのローリングを促進することにより、微細なパターンを精度よくパターンを形成できるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被パターン形成物に対し所定の開口パターンを有するパターン形成用マスクを介して粘性パターン形成用材料を被パターン形成物に吐出してパターンを形成する形成方法及びその形成装置に関する。

被パターン形成物へのパターン形成方法として、一般的にスクリーンマスクによるパターン形成法が用いられている。

スクリーンマスクによるパターン形成法とは、インクなどのペースト（パターン形成用材料）をスキージング（スキージでペースト（パターン形成用材料）を押し出すこと）により開口パターンを有するパターン形成用マスクを通過させて被パターン形成物に所望のパターンを転写する孔版パターン形成方式の一種であり、ＩＣ基板の回路配線形成や、ＦＤＰ（Flat Display Panel）のパターン形成（電極形成や蛍光体充填）など様々な用途に利用されている。

パターン形成用マスクとしては、メッシュマスクとメタルマスク等が用いられる。

メッシュマスクは、メッシュ状のステンレス、ポリエステル等の編物に感光性乳剤により開口パターンを形成したもので、パターン形成精度を向上させるため、変形の少ないメタルメッシュに開口パターンを形成したものが多く用いられている。

また、メタルマスクはメタル板にレーザ加工法やエッチング法等により開口パターンを形成したものやメッキ法により開口パターンを形成したものである。

なお、スクリーンマスクによるパターン形成法は、例えば、各種電子デバイス、プリント配線基板への電極配線、ソルダーレジスト、フラックスやはんだペーストのパターン形成、液晶ディスプレイ用基板への枠状シール材のパターン形成、プラズマディスプレイ用基板への誘電体層、画素間隔壁や電極配線および蛍光材料のパターン形成等、様々なパターン形成に利用されており、前記メッシュマスクの大きさ、つまりメッシュの面積やパターン形成用マスク版枠の寸法およびテンションメッシュの幅等は、その用途に応じて設計されている。

パターン形成用マスクを介してパターンを被パターン形成物に形成するためには、粘性パターン形成用材料（ペースト）をパターン形成用マスクに形成した開口パターン部に充填する工程と、パターン形成用マスクに形成した開口パターン部に充填した粘性パターン形成用材料（ペースト）をパターン形成用マスクから被パターン形成物に転写する工程に大きく分けられる。

スクリーンマスクによるパターン形成法では、パターン形成用マスク上に粘性パターン形成用材料（ペースト）をコートすることを目的としたスクレッパや、パターン形成用マスクに形成した開口パターン部内への粘性パターン形成用材料（ペースト）を充填することを目的としたスキージが用いられるのが一般的である。

一方、パターン形成用マスクへの粘性パターン形成用材料（クリームはんだ）の充填方法として、一般的なスクリーンマスクによるパターン形成法で使用されるスクレッパやスキージの代わりに加圧手段を用いる方法が、特開２０００−６２１３８号公報（特許文献１）に記載されている。また、パターン形成用マスクへの粘性パターン形成用材料（ペースト）の充填方法として、強制加圧用吐出機構部を用いる方法が、特開平１１−２６８２３６号公報（特許文献２）に記載されている。これらの従来例を、以下では加圧吐出手段と記す。

これらの従来例によれば、高精度に充填圧力を制御でき、吐出口から適正な充填圧でパターン形成用マスクの開口部に充填することができるとともに、ペースト粘度や粘弾性等の物性に影響され難いことが記載されている。さらに、ペーストが吐出機構部密閉構造内にあることから、パターン形成時におけるペースト物性の変化（パターン形成用マスク上にペーストを放置した際の溶剤蒸発などが原因の粘度上昇、乾燥固形物混入）を防止でき、ペースト中へのエアーやごみの巻き込みを防止できる。

また、太陽電池のパターン形成方法として、パターン形成用マスクを使用せずに、ノズルから線状に材料を供給する方法が、特開２０１１−１５２４８７号公報（特許文献３）に記載されている。

この従来例によれば、例えばバス電極と交差するフィンガー電極を形成する際に、そのパターンを厚膜（高アスペクト）に形成することができるとともに、その交差部における表面が凹凸になることを抑制することができる。

太陽電池セルに用いられる被パターン形成物は、シリコンインゴットからワイヤソーで切り出されているが、厚さのばらつきや平面度が均一ではない。また、太陽電池セルに用いられる被パターン形成物は、発光効率を向上させるため厚さを薄くする傾向にあり、反りやうねりが形成されてきている。そのため、パターン形成用マスクを全面に渡って均一にコンタクトすることが難しくなってきている。

従来のスクリーン印刷法では、スキージに印圧を加えて全面にパターン形成用マスクが接触させる必要がある。そのため、パターン形成用マスク上をスキージでストロークする際、太陽電池セルに用いられる被パターン形成物のエッジでパターン形成用マスクが破損する不具合が発生している。太陽電池セルに用いられる被パターン形成物の厚みが均一の場合は、同一厚さの基材を被パターン形成物の周辺に配置することで段差を無くし、パターン形成用マスクの破損を防止することが可能である。被パターン形成物の厚みが不均一の場合は、被パターン形成物と前記基材との厚さの違いにより、パターン形成に不具合が生じる。

これを回避する手段として、パターン形成用マスクと被パターン形成物とが非接触の状態でパターンを形成する方法が考えられ、特開２００３−２５７０６号公報（特許文献４）に記載されている。

この従来例によれば、パターン形成用マスクの開口部内にスクレッパでインクを充填し、パターン形成用マスクから被パターン形成物方向に高圧ガス吹き付けノズルで基板にマスクが接触させないでパターンを形成することが示されている。

特開２０００−６２１３８号公報 特開平１１−２６８２３６号公報 特開２０１１−１５２４８７号公報 特開２００３−２５７０６号公報

ところで、近年の表面実装部品の小型化に伴って、プリント配線板のパッドの面積は小さくなってきており、それに伴ってパターン形成用マスクの開口部の面積も小さくなっている。

このように、開口面積の小さい開口部に対して、従来のスクリーンマスクによるパターン形成法では、ペーストをパターン形成用マスクの開口部に押し込む力が不足するため、プリント配線板のパッドと開口部内のペーストとの接着性が不十分になり、その結果、パターン形成用マスクの開口部にペーストが残ってしまい、プリント配線板のパッドにペーストがパターン形成（転写）できない、またはパターン形成されたペーストの量が不足するといった不具合が生じる場合がある。

一般的に、ペーストはシェア(せん断力)が加わることにより流動性が良くなることから、ローリングすることにより粘度が低下し、流動性が向上する。

しかし、特許文献１及び２に記載されているような加圧吐出手段を用いた方法では、密閉加圧容器内に保持されたペーストは、流動が少なくシェア(せん断力)が加わらない。そのため、粘度が向上し流動性を損なう可能性がある。流動性が悪いとパターン形成用マスクへのペーストの充填性が損なわれ、パターン形成用マスク内のペースト量が不足するといった不具合が生じる場合がある。

スキージ或いは加圧吐出手段を用いてパターン形成すると同時に、スキージ或いは加圧吐出手段の吐出部先端からのペーストの離型性を向上させることによりペーストのローリング性を向上させ、パターン形成性（充填性・転写性）を向上させることも従来技術の課題である。

さらに、スキージを用いてペーストをパターン形成する際、ペーストにはパターン形成用マスクと逆側のスキージ側面に沿ってせり上がるため、パターン形成用マスクへのペーストの充填が不足することも従来技術の課題である。

このような課題を解決しうる特長を併せ持つパターン形成用マスクへのペーストの充填方法を見出すことが本発明で解決しようとする課題の一つである。

また、ペーストはスキージ或いは加圧吐出手段の吐出部先端により、パターン形成用マスクに形成した開口パターンへ充填される。そのため、スキージ或いは加圧吐出手段の吐出部先端の形状がパターン形成用マスクへのペースト充填性を左右することになり、充填性を従来のスキージ或いは加圧吐出手段の吐出部先端より向上させることを可能にするような吐出機構部先端の構造および表面状態とすることが課題である。特に、吐出機構部先端と被パターン形成物のパターン形成面とのアタック角度により、ペーストに加わる力の方向が変わるため、パターン形成用マスクに形成した開口パターンへほぼ垂直方向からペーストを充填できるようにすることが課題である。

一方、一般的なスクリーンマスクによるパターン形成法においては、スキージ或いは加圧吐出手段の吐出部には印圧による荷重が加わるため、先端部が変形する。ウレタン製の平スキージは、全体的にしなりが生じるため、スキージ先端のアタック角度は非常に小さくなり、被パターン形成物の段差によりそのアタック角度が変動することになる。アタック角度が変動すると、パターン形成用マスクの開口部への充填性が変わることになる。そこで、ペースト吐出機構部先端の構造を見出すことにより、ペーストのパターン形成用マスクへの充填性バラツキを低減することが課題である。

パターン形成対象物によって、パターン形成用マスクには、メタルマスク、メッシュマスク等使い分けを行うことがある。どのようなパターン形成用マスクに対しても対応可能な吐出機構部とすることが課題である。

また、パターン形成物の微細化に伴い、パターン形成用マスクに形成した開口部の大きさが小さくなってきており、その開口部の大きさにより被パターン形成物へのペーストの転写厚さが少なくなることが懸念される。パターン形成用マスクとしては、パターン形成後にパターン形成用マスク内の開口パターン部のメッシュおよび乳剤に付着して残存するペーストを極力少なくし、ペーストを被パターン形成物に所望の量を安定して転写することが課題である。

さらに、パターン形成対象物によって使用するペーストは異なる。ペーストは固形分と液体分を混合した高粘性物質であり、目的に応じて、その固形分がハンダ組成の粒子、銀粒子、燐片状銀粒子、ニッケルを主成分とする粒子、金属で被覆した樹脂粒子、セラミックス粒子、ガラス粒子のうち少なくとも１種の材料を主成分とするペーストが使用可能な吐出機構部とすることが課題である。

被パターン形成物とパターン形成用マスクとが接触しない状態でパターンを形成するためには、パターン形成用マスクの非パターン形成物と反対方向から引圧で被パターン形成物とパターン形成用マスクとに隙間を設ける必要がある。

特許文献４に記載されている方法では、パターン形成マスクに高圧エアーを吹き付けるとパターン形成マスクがたわむため、基板と接触しないようにパターン形成用マスクと基板との隙間を大きくとる必要があると思われる。また、高圧エアーを吹き付けた際、インクが飛散する可能性がある。さらに、開口部のパターン幅が異なると、 高圧エアーの吹き付け圧に変動が生じる可能性がある。

被パターン形成物とパターン形成用マスクとが接触しない状態を保つためには、吐出機構先端の高さを制御する必要がある。被パターン形成物の厚さばらつきを予め計測し、最も厚いところからわずかに高い位置に吐出機構先端の高さを設定し、確実に被パターン形成物に接触しないようにすることが課題である。

本発明は上述の従来技術の課題に鑑みてなされたものであって、パターン形成用マスクの開口部における開口面積の大小に関わらず、ペーストを精度良く安定して供給してパターン形成することができるパターン形成装置を提供するものである。

本発明は、上記した従来技術の課題を解決するものであって、以下において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

パターン形成装置への吐出機構部の取り付けは、実質的に垂直である。

吐出機構部を用いて所定の位置に開口部を有するパターン形成用マスクからペーストをテーブルに固定した被パターン形成物の所定の位置に転写するパターン形成装置において、均一加圧方式によるパターン形成用マスクへのペーストの充填に加え、吐出機構部先端の円弧状の凹形状によるパターン形成用マスクへのペーストの充填を行えるようにした。また、吐出機構本体への円弧状の凹形状を有する先端部の取り付け角度より吐出機構部と前記被パターン形成物のパターン形成面とのアタック角度の方を変えることができるようにした。

それにより、吐出機構部先端の円弧状の凹形状部内でペーストが閉じ込められ、吐出機構部がパターン形成用マスクの吐出機構部を密着させながら駆動方向に摺動させる工程で、ペーストが吐出機構部先端の円弧状の凹形状に沿ってローリングさせることができるようになった。

さらに、少なくとも円弧状の凹形状部を含むペーストが接触する吐出機構部先端部の表面が撥液性を有していることにより、ペーストと吐出機構部表面との摩擦力が低減され、ローリング性が向上する。ローリング性が向上すると、シェア速度が大きくなり、ペーストの粘度が低下し、より一層ペーストが流動しやすくなる。

ここで、撥液性を定量化する手法として、基材表面に液滴を落とし、液滴外周部の基材とが接触している点における液滴の角度（接触角）を用いる。接触角が小さいと、基材表面に液滴が濡れ広がった状態を示し、逆に、接触角が大きいと、基材表面に液滴が盛り上がった形状になり、液滴がはじいている状態を示している。

吐出機構部表面の撥液性は、ペーストに含有する溶剤で評価する必要がある。ペーストに含有する溶剤を吐出機構部表面に落とし、その接触角が４５度より小さい場合は、吐出機構部の表面に沿って、ペーストが盛り上がり、ローリングする速度が低下する。接触角が４５度以上であれば、吐出機構部表面の撥液性が向上し、吐出機構部表面にペーストが濡れ広がりにくくなり、ペーストのローリング性が向上する。接触角は大きいほど良好である。

撥液性を有する膜としては、ペーストに含有する溶剤に溶解するものは好ましくない。ペーストに含有する溶剤に対し抵抗力があり、また、撥液性を有する材料として、ＳｉＯ_２、フッ素樹脂、炭化水素、フッ素含有炭化水素が上げられる。

アタック角度を小さくするために、吐出機構部の取り付け角度を小さくすると、印圧を加える吐出機構部ヘッドのハウジングと吐出機構部先端がパターン形成用マスクと接する箇所とが相対的な位置ずれを生じることになり、印圧が吐出機構部先端部に有効に加わらなくなる。すなわち、力点に相対的な位置ずれを生じると回転モーメントが働き、この場合には、印圧を高くするほど吐出機構部先端に印圧とは逆方向の力となる。

そのため、吐出機構部ヘッドに印圧を加える方向と吐出機構部先端部のパターン形成用マスクとの接触点は、同一方向であることが望ましい。

吐出機構部先端円弧状の凹形状の一方がパターン形成用マスクに接触した状態で、吐出機構部先端の円弧状の凹形状の他方とパターン形成用マスクとの隙間が使用するペーストの平均粒径の１０倍以上であることに特徴がある。吐出機構部先端の円弧状の凹形状の他方とは、吐出機構部先端の円弧状に加工した凹形状でパターン形成用マスクに接していない先端部を意味する。

この先端部とパターン形成用マスクとの隙間は、使用するペーストに含有する固形物の粒子の大きさに関連する。吐出機構部がパターン形成用マスクに接すると、パターン形成用マスクの開口部にペーストを充填するのみではなく、パターン形成用マスクの被パターン形成物側に吐出する可能性がある。その後、本来パターン形成に寄与する吐出機構部の先端がパターン形成用マスクの開口部に到達するため、２度パターン形成した状況を生み出すことになる。

パターン形成用マスクの開口パターン部へのペーストの充填と同様に、ペースト中の固形分の粒径に対し、開口パターン部は少なくとも１０倍以上の大きさが必要である。それより開口パターン部が小さい場合は、ペーストの流動性を阻害することになり、開口パターン部にペースト中の粒子による目詰まりが生じ、良好にペーストを透過させることができなくなる。そのため、吐出機構部とパターン形成用マスクとの隙間は、少なくとも使用するペーストの平均粒径の１０倍以上隙間を開ける必要がある。

一方、吐出機構部先端部分とパターン形成用マスクとの隙間が小さいほど、ペーストに加わる力が大きくなり、パターン形成用マスクの開口パターン部への充填性が向上する。

このようにパターン形成用マスクと接触する吐出機構部先端部分を特殊形状に加工することにより、ペーストをパターン形成用マスク上に所定量の厚さにコートする機能と、ペーストをローリングする機能と、ペーストをパターン形成用マスクの開口部に充填する機能とを有することが可能である。

ここで、使用する吐出機構部の材質がウレタンを主成分とする樹脂であり、その硬度が８０度以上であることを特徴とする。硬度が低いと、吐出機構部の変形を抑制する支持体をサポートとして使用しても、吐出機構部先端がパターン形成時の印圧により変形し、吐出機構部とパターン形成面とのアタック角度が安定しなくなる。

また、太陽電池用セルの表面には、テクスチャーと呼ばれる凹凸が形成され、その上に透明導電膜、透明絶縁層等が成膜されており、透明導電膜、透明絶縁層等の薄膜やテクスチャー保護のため、吐出機構部先端の柔軟性およびパターン形成マスクの乳剤の柔軟性が要求される。

そこで、吐出機構部に形状保持性と柔軟性を兼ね備えるために、吐出機構部の中心部分に芯材を用いた。芯材は導電性を有するものが良く、特に、ステンレスからなる材料が良好である。芯材は、プラズマ処理による撥液性の膜を形成するための電極として使用することができる。

パターン形成マスクの乳剤は、高精度の開口部パターンを形成するためには乳剤硬度が高いほうが良好である。柔軟性を有する乳剤は、解像度が悪く高精度の開口部パターン形成は困難である。

太陽電池用セルの表面には、テクスチャーと呼ばれる凹凸が形成されており、パターン形成マスクの乳剤硬度が高いと、パターン形成時の乳剤の変形が少なく、太陽電池用セルの表面のテクスチャーと呼ばれる凹凸とパターン形成マスクとの間に空隙ができ、パターン形成用ペーストが毛細管現象で滲む原因となっている。解像度が良好な乳剤硬度が高い乳剤は、加圧時の厚み方向の変形量が２０％以下であるため、パターン形成時に乳剤が十分に変形することができない。パターン形成用ペーストの滲み出しは、パターン形成幅を広げることになり、太陽電池用セルの表面への受光面積の低下、すなわち発電効率の低下原因となる。

そのため、太陽電池用セルの表面のテクスチャーと呼ばれる凹凸とパターン形成マスクの乳剤との密着性を向上する必要がある。太陽電池用セルの表面のテクスチャーと呼ばれる凹凸とパターン形成マスクの乳剤との密着性を向上するためには、パターン形成マスクの乳剤を柔軟性が高いが解像度が悪いものにする必要がある。

そこで、パターン形成マスクの乳剤として、高精度の開口部パターンを形成するための乳剤硬度が高い乳剤と、太陽電池用セルの表面のテクスチャーと呼ばれる凹凸とパターン形成マスクの乳剤との密着性を向上するため柔軟性がある乳剤との積層構造とすることで、解像性と密着性を併せ持つパターン形成マスクとすることができる。

但し、パターン形成マスクに使用する乳剤としては、開口パターンの解像性が重要であるため、柔軟性を有する乳剤の厚みは必要最低限とするほうが良い。柔軟性を有する乳剤は、加圧時の変形量が厚み方向で４０％〜６０％程度のものが好ましい。太陽電池用セルの表面のテクスチャーと呼ばれる凹凸は、５μｍ程度であるため、その２倍程度の厚みとすることが望ましい。

パターン形成後にパターン形成用マスク開口部に露出しているメッシュおよび乳剤の壁面に付着して残存するペーストがあると、被パターン形成物に転写するペーストの量が安定しなくなることが考えられる。そこでこの問題を解決する方法としては、ペーストが付着すると考えられるパターン形成用マスク開口部に露出しているメッシュおよび乳剤の壁面と、被パターン形成物側の乳剤面に撥液性を付与することが有効である。被パターン形成物側の乳剤面に撥液性を付与するのは、被パターン形成物に形成したパターン形成物のにじみを防止する必要があるためである。

また、本発明のパターン形成装置に搭載する吐出機構部は、パターン形成用マスクとして、所定の開口部を有する金属板を有することを特徴とするパターン形成用マスク（メタルマスク）が使用可能であり、さらに、その金属板の被パターン形成物面側に有機物の層を有することを特徴とするパターン形成用マスクが使用可能である。

さらに、本発明のパターン形成装置に搭載する吐出機構部は、パターン形成用マスクとして、パターン形成エリアが少なくとも金属メッシュと有機物からなる乳剤で構成され、乳剤に所定の開口部を有することを特徴とするパターン形成用マスク（メッシュマスク）が使用可能である。パターン形成用マスクとして、金属メッシュを使用する場合には、有機物からなる柔軟性を有する乳剤で開口部パターンを形成するため、乳剤により金属メッシュを被パターン形成物から浮かせることができ、吐出機構部による被パターン形成物表面へのダメージを低減するとともに、安定したパターン形成膜厚を形成することが可能である。

また、ここで使用するパターン形成用マスクとしては、ペーストを被パターン形成物に効率よく転写する必要があり、上記吐出機構部と同様に撥液性を付与すること可能である。パターン形成用マスクの開口パターン部に充填されたペーストは、流動性がないことから高粘度になっており、パターン形成用マスクの開口パターン部への粘着性が向上している。そのため、パターン形成用マスクの開口パターン部に撥液性が付与されると、パターン形成用マスクの開口パターン部に充填されたペーストがパターン形成用マスクの開口パターン部に残留することが低減し、転写量を向上することができる。

すなわち、メタルマスクを使用する場合は、パターン形成後にペーストをメタルマスクの開口部から効率よく転写すると共に、被パターン形成物に形成したパターン形成物のにじみを防止する必要があることから、開口パターンを形成した穴壁面および被パターン形成物側の面に撥液性の膜を形成することが有効である。吐出機構部が接する面にも撥液性を付与しても構わない。

また、メッシュマスクを使用する場合には、パターン形成後にパターン形成用マスク開口部に露出しているメッシュおよび乳剤の壁面に付着して残存するペーストがあると、被パターン形成物に転写するペーストの量が安定しなくなることが考えられる。そこでこの問題を解決する方法としては、ペーストが付着すると考えられるパターン形成用マスク開口部に露出しているメッシュおよび乳剤の壁面と、被パターン形成物側の乳剤面に撥液性を付与することが有効である。被パターン形成物側の乳剤面に撥液性を付与するのは、被パターン形成物に形成したパターン形成物のにじみを防止する必要があるためである。吐出機構部が接する面にも撥液性を付与しても構わない。

すなわち、本発明は、吐出機構部を用いて所定の位置に開口部を有するパターン形成用マスクからペーストをテーブルに固定した被パターン形成物の所定の位置に転写するパターン形成装置において、微細なパターンを精度良く安定してパターン形成でき、かつ、微細なスルーホールの内部にも確実にペーストを充填できるパターン形成を実現するために、吐出機構部先端のパターン形成用マスクと接触する角部を凹形状に形成し、凹形状部を含む吐出機構部の先端部分の表面を撥液性を有する膜で被覆して、所望のパターン開口部を有するパターン形成用マスクにペーストを充填、転写する際、撥液性を有する膜で被覆した吐出機構部の先端部分の凹形状部とパターン形成用マスクとで形成される領域の内部でペーストのローリングを促進することにより、微細なパターンを精度よくパターン形成できるようにし、かつ、微細なスルーホールへのペーストの充填性を促進させたものである。

又、本発明は、パターン形成用のマスクを保持するマスク保持部と、パターン形成する試料を載置して試料を上下に移動させてマスク保持部に保持されているマスクに接近・後退させるテーブル部と、マスクを介してテーブル部に載置された試料にペーストのパターンを形成する吐出機構を備えたペースト吐出部と、このペースト吐出部の吐出機構をマスクに沿って往復移動させる吐出機構駆動部とを備えたパターン形成装置であって、ペースト吐出手段は吐出機構を１対備え、この１対の吐出機構は対向して装着され、この対向して装着された１対の吐出機構のうちパターン形成に寄与する側の吐出機構には、この１対の吐出機構をマスクに押し当てたときにマスクと接触する位置よりもパターン形成時の移動方向に対して前方に凹部が形成されており、この凹部は、凹部のマスクと接触する側の端部と反対の側の端部がマスクの側に突き出して且つマスクとの間に隙間が開くように形成されており、更にペースト吐出手段は、１対の吐出機構の間にペーストを供給するペースト供給機構を備えるパターン形成装置である。

又、本発明は、パターン形成用のマスクにパターン形成する試料を密着又は近接させ、マスクに１対の吐出機構を押し付けた状態でこの１対の吐出機構の間のマスク上にペーストを加圧して供給しながらこの１対の吐出機構をマスクに対して一方向に移動させ、１対の吐出機構の一方向への移動が終了した状態で試料をマスクから引き剥がすことによりスクリーンに形成されたパターンを試料に転写して試料上にペーストによるパターンを形成するパターン形成方法であって、ペーストが塗布されたマスクに１対の吐出機構を押し付けながらこの１対の吐出機構を一方向に移動させることにより、１対の吐出機構のうち一方向へ移動するときの後方の側の吐出機構のマスクに押し付けられる面に形成された凹部とマスクとで形成される空間に供給されたペーストを溜め込みながらスクリーンに形成されたパターンを試料上に転写してペーストによるパターンを形成するようにしたものである。

本発明のパターン形成装置に搭載する吐出機構部を使用するパターン形成用マスクとしては、ここで説明したメタルマスク、メッシュマスクなどに限定するものではない。

本発明は、パターン形成法によりパターンをパターン形成する方法、例えば、電子デバイス、太陽電池用セル表面への電極配線のパターン形成、プリント配線基板への電極配線のパターン形成、液晶ディスプレイ用基板への枠状シール材のパターン形成、プラズマディスプレイ用基板への誘電体層、画素間隔壁や電極配線および蛍光材料の充填パターン形成、バックコンタクト型太陽電池用セル貫通穴内への導体材料の充填パターン形成、半導体凹部開口部内への絶縁性材料の充填パターン形成、半導体パッド上への高アスペクト導電性ピラーパターン形成、半導体表面への絶縁層パターン形成、再配線パターン形成等、様々な分野のパターン形成で、従来技術では不可能であった微細なパターンや高アスペクト開口部への充填等のパターン形成を行うことができる。

被パターン形成物の厚さばらつき等による凹凸に追従してパターンを形成するためには、被パターン形成物とパターン形成用マスクとを非接触の状態に保ちながら、ペーストをパターン形成用マスクの開口部から被パターン形成物に転写する必要がある。また、被パターン形成物とパターン形成用マスクとを非接触に出来ると、被パターン形成物のエッジ部がパターン形成用マスクと接触した際に生ずるパターン形成用マスクのダメージを低減できるため、パターン形成用マスクの超寿命化が図れる。

そのためには、パターン形成用マスクの被パターン形成物と反対方向から引圧で被パターン形成物とパターン形成用マスクとに隙間を設けるための吸着機構を付与することが必要である。被パターン形成物とパターン形成用マスクとが接触しない状態でパターンを形成する際、吐出機構によるペースト吐出力によりパターン形成マスクが押され、被パターン形成物にパターン形成マスクの下側面が近づき、接触することが懸念される。そのため、吐出機構のストローク方向の前後に吸着機構を設けることにより、パターン形成マスクが被パターン形成物に接触することを防止する。

被パターン形成物とパターン形成用マスクとを接触してパターンを形成する場合は、吐出機構に印圧を加え、被パターン形成物とパターン形成用マスクとを密着することが必要である。被パターン形成物とパターン形成用マスクとが接触しない状態を保つためには、吐出機構先端の高さを制御する必要がある。被パターン形成物の厚さばらつきを予め計測し、最も厚いところからわずかに高い位置に吐出機構先端の高さを設定し、確実に被パターン形成物に接触しない状態を検知して設定することが重要である。この吐出機構先端の高さ制御手段をダウンストップと言う。また、吐出機構先端の高さよりわずかに高い位置に吸着機構を設置することで、より確実にパターン形成マスクと被パターン形成物との隙間を確実に設けることが出来るようになる。

そこで、パターン形成する試料を載置して該被パターン形成物を上下に移動させるテーブル手段と、パターン形成用のマスクを一定の高さに保持するマスク保持手段と、前記マスクを介して前記テーブル手段に載置された被パターン形成物にペーストのパターンを形成する吐出機構を備えたペースト吐出手段と、該ペースト吐出手段の吐出機構を前記マスクに沿って往復移動させる吐出機構駆動手段とを備えたパターン形成装置であって、パターンを形成するために使用する前記マスクと被パターン形成物とに隙間を設ける機構手段と、パターンを形成する被パターン形成物を供給する機構手段からなる。前記マスクと被パターン形成物とに隙間を設ける機構手段がパターンを形成する該ペーストを吐出する吐出機構の駆動方向の前後に配設される。ここで、パターンを形成する該ペーストを吐出する吐出機構と前記マスクと被パターン形成物とに隙間を設ける機構がそれぞれに独立して配設されても良く、一体物として配設されても良い。

本発明の吐出機構を搭載したパターン形成装置によれば、パターン形成用マスクの開口部における開口面積の大小に関わらず、ペーストを精度良く安定してパターンを形成することができる。

また、吐出機構と吸着機構とを搭載した非接触のパターン形成装置とすることにより、上記効果に加えて、前記マスクが被パターン形成物に接触しないことから破損、乳剤磨耗を低減でき、生産性向上と前記マスクの長寿命化が実現できる。

本発明の実施例１の吐出機構部を搭載するパターン形成装置の概略の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１の吐出機構部を搭載するパターン形成装置でパターン形成を行う処理の流れを示すフロー図である。 本発明の実施例１の吐出機構の概略の構成を示すためのマスクと被パターン形成物とを含む吐出機構の側面図である。 本発明の実施例１における吐出部の製造方法を示すフロー図である。 本発明の実施例１における吐出部の正面図である。 本発明の実施例１における吐出部の側面図である。 本発明の実施例１の吐出機構でパターン形成したときのマスクに対する吐出機構部の動きと吐出機構部先端部分におけるペーストの流れの状態を説明する図である。 本発明の実施例１の吐出機構でパターン形成したときの吐出機構部先端部分におけるペーストの流れの状態を説明する図である。 本発明の実施例１で評価実験に用いた各種吐出機構部先端形状の概略図である。 本発明の実施例１におけるパターン形成用マスクの被パターン形成物側から見た局部的に拡大した平面概要図である。 図６Ａのパターン形成用マスクの７Ａ−Ｘ−７Ａ−Ｘ’断面図である。 図６Ａのパターン形成用マスクの７Ａ−Ｙ−７Ａ−Ｙ’断面図である。 本発明の実施例１において、図６Ｃに示したパターン形成用マスクの７Ａ−Ｙ−７Ａ−Ｙ’断面の部分によるパターン形成状況を説明するためのマスクと被パターン形成物とを含む吐出機構の側面図である。 本発明の実施例１において、図６Ｃに示したパターン形成用マスクの７Ａ−Ｙ−７Ａ−Ｙ’断面の部分によりパターンを形成した状況を説明するマスクと被パターン形成物との側面図である。 本発明の実施例２で検討する太陽電池セル表面に形成する電極配線概要を示す太陽電池セル表面の平面図である。 本発明の実施例２における太陽電池セル表面に転写するパターンが形成されたマスクの一部分を拡大したマスクの平面図である。 図７Ａのパターン形成用マスクの９Ａ−Ｘ−９Ａ−Ｘ’断面図である。 図７Ａのパターン形成用マスクの９Ａ−Ｙ−９Ａ−Ｙ’断面図である。 本発明の実施例２の比較例に示すグリッド電極配線のパターン形成状況を説明するプロセス概要図である。 本発明の実施例２の比較例に示すバス電極配線のパターン形成状況を説明するプロセス概要図である。 本発明の実施例２における太陽電池セル表面に電極配線をパターン形成するために使用するパターン形成用マスクを被パターン形成物側から見た局部的に拡大した平面図である。 図１２Ａのパターン形成用マスクにおける１２Ａ−Ｘ−１２Ａ−Ｘ’断面図である。 図１２Ａのパターン形成用マスクにおける１２Ａ−Ｙ−１２Ａ−Ｙ’断面図である。 本発明の実施例２に示すグリッド電極配線のパターン形成状況を説明するプロセス概要図である。 本発明の実施例２に示すバス電極配線のパターン形成状況を説明するプロセス概要図である。 本発明の実施例３におけるバックコンタクト型太陽電池セル表面に形成する電極配線概要示すバックコンタクト型太陽電池セル表面の平面図である。 本発明の実施例３におけるバックコンタクト型太陽電池セルの断面図である。 本発明の実施例３の比較例に示す貫通孔へのペーストペースト充填状況を説明するプロセス概要図である。 本発明の実施例３における貫通孔へのペーストペースト充填状況を説明するプロセス概要図である。 本発明の実施例４におけるパターン形成用マスクの局部的な拡大断面図である。 本発明の実施例５におけるパターン形成用マスクの局部的な拡大断面図である。 本発明の実施例６の吐出機構部および吸着機構を搭載するパターン形成装置の概略の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例６の吐出機構部と吸着機構部とを独立して配設した場合の構成を示す吐出機構部と吸着機構との正面の断面図である。 本発明の実施例６の吐出機構部と吸着機構部とを一体物として配設した場合の構成を示す吐出機構部と吸着機構との正面の断面図である。

本発明は、吐出機構部を用いて所定の位置に開口部を有するパターン形成用マスクからペーストをテーブルに固定した被パターン形成物の所定の位置に転写するパターン形成装置において、微細なパターンを精度良く安定してパターン形成でき、かつ、微細なスルーホールの内部にも確実にペーストを充填できるパターン形成を実現するために、吐出機構部先端部分のパターン形成用マスクと接触する部分を凹形状に形成し、この凹形状部を含む吐出機構部の先端部分の表面に撥液性を有する膜で被覆して、所望のパターン開口部が形成されたパターン形成用マスクにペーストを充填させて、被パターン形成物の所定の位置に転写する際、撥液性を有する膜で被覆した吐出機構部の先端部分の凹形状部とパターン形成用マスクとで形成される領域の内部でペーストのローリングを促進することにより、ペーストに対してパターン形成用マスクの側に押し付けるような力が発生する領域を生じさせ、微細なパターンを精度よくパターン形成できるようにし、かつ、微細なスルーホールへのペーストの充填性を促進させるようにしたものである。

以下に、具体的な例を挙げて本発明を説明する。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。

また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。

本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は原則として省略する。以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。

実施例１に係る吐出機構部１を搭載するパターン形成装置１００の構成を、図１を用いて説明する。図１は本実施例１の吐出機構部１を搭載したパターン形成装置１００の正面図である。図１は簡略化のために、吐出機構部１先端の吐出部１０１、装置の架台や側壁、支柱、支持部材などの表示を省略している。

パターン形成装置１００は、パターン形成用マスク部１１０、被パターン形成物支持テーブル部２３、吐出機構ユニット１２０、吐出機構ユニット駆動機構部１３０、ペースト加圧機構２、ペースト導入路３、ペースト貯蔵槽４および制御部２１を備えている。

パターン形成用マスク部１１０は、被パターン形成物（例えばプリント配線基板）６の所望の回路パターンに対応して穿設されたパターン開口部が設けられたパターン形成用マスク１１と、パターン形成用マスク１１を囲むテンションメッシュで緊張状態を保持した平面視矩形状の版枠２２と、この版枠２２を支持する支持部材１１１とを備えて構成されている。被パターン形成物支持テーブル部２３は、被パターン形成物６を載置するテーブル２３１、テーブル２３１に載置された被パターン形成物６を固定するチャック部２３２、テーブル２３１を上下に駆動する上下駆動部２３３を備えている。吐出機構ユニット１２０は、吐出機構部１、吐出機構部固定治具１６、吐出機構部ヘッド１５、エアシリンダ２４を備えている。

エアシリンダ２４は支持部材２５に固定されており、エアシリンダ２４と接続している吐出機構ユニット１２０を上下に駆動する。また、支持部材２５は、駆動軸２７と係合している軸受け部２６で支持されている。駆動軸２７はボールねじで構成され、モータ３０で回転駆動されることにより駆動軸２７と係合している軸受け部２６が図の左右方向に移動し、吐出機構ユニット１２０がガイド軸２８に沿って図の左右方向に移動する。駆動軸２７とガイド軸２８とは、固定板２９で支持されている。

制御部２１は、パターン形成装置１００の各部の動作を制御する。まず、制御部２１からの制御信号でエアシリンダ２４を駆動するエアシリンダ駆動部３１を制御することにより、エアシリンダ２４を駆動する。また制御部２１からの制御信号により、モータ３０のドライバ部３２を制御してモータ３０を正逆方向に回転させる。更に、制御部２１からの制御信号により、被パターン形成物支持テーブル部２３のチャック部２３２を駆動するチャック駆動部３４を制御してテーブル２３１に載置された被パターン形成物６を固定するチャック部２３２の開閉動作を行わせる。更にまた、制御部２１からの制御信号により被パターン形成物支持テーブル部２３の上下駆動部２３３を駆動するテーブル駆動部３３を制御して、テーブル２３１を上下に移動させる。

以上の構成を備えたパターン形成装置の動作について図２のフロー図を用いて説明する。
まず、図示していない搬送手段により被パターン形成物６を搬送して被パターン形成物支持テーブル２３上に載置し（Ｓ２０１）、チャック部２３２で被パターン形成物６を被パターン形成物支持テーブル２３上に固定して保持する。次に、テーブル駆動部３２で上下駆動部２３３を駆動してテーブル２３１を上昇させ（Ｓ２０２）、被パターン形成物６をパターン形成用マスク部１１０のパターン形成用マスク１１に密着させる。次にエアシリンダ駆動部３１でエアシリンダ２４を駆動して吐出機構部ヘッド１５を下降させ（Ｓ２０３）、吐出機構部１先端の吐出部１０１（図３Ａ参照）をパターン形成マスク１１に密着させる(Ｓ２０４)。このとき、吐出機構ユニット１２０は、図１の左端の部分に位置している。

次に、この状態で図示していないペースト供給手段により吐出機構部１内のペーストを加圧・供給する（Ｓ２０５）。ペーストを加圧・供給しながら、ドライバ部３２を制御してモータ３０を駆動し、ボールねじで構成された駆動軸２７を回転させることにより吐出機構ユニット１２０とその先端に取り付けた吐出機構部１をパターン形成用マスク１１に押し付けた状態でパターン形成用マスク１１に沿って図１の左側から右側に向けて移動させることによりペーストによるパターン形成用マスク１１のパターンを被パターン形成物６上にパターン形成する（Ｓ２０６）。吐出機構部１が所定の距離移動した後、ドライバ部３２はモータ３０の駆動を停止して吐出機構部１の移動を停止させる。

次にエアシリンダ駆動部３１でエアシリンダ２４を駆動して吐出機構部ヘッド１５Ｌを上昇させ（Ｓ２０７）、吐出機構部１をパターン形成用マスク１１から引き離す。次に、テーブル駆動部３３で上下駆動部２３３を制御してテーブル２３１を下降させ（Ｓ２０８）、チャック部２３２で保持された被パターン形成物６をパターン形成用マスク１１から引き剥がす。テーブル２３１が下降端に達したら上下駆動部２３３によるテーブル２３１の加工は停止し、チャック駆動部３４を制御して被パターン形成物６を保持しているチャック部２３２を開放し、図示していないハンドリング手段により被パターン形成物６をテーブル２３１から取り外す（Ｓ２０９）。この取り出した被パターン形成物が処理する最後の被パターン形成物であるか否かを判定し（Ｓ２１０）、最後の場合（ＹＥＳ）には処理を終了する。

一方、次に処理する基板が有る場合には（ＮＯ）、Ｓ２０１からの処理フローを再び実行する。ただし、この場合には、Ｓ２０３で吐出機構部ヘッド１５を下降させ、Ｓ２０４、Ｓ２０６、Ｓ２０７では吐出機構部１と同じ処理を行う。また、パターン形成用マスク１１に密着させた吐出機構部１を図１の右側から左側に向けて移動させてパターン形成を行う。

また、処理する被パターン形成物のパターンを形成すべき部分の面積が吐出機構部１の１回の動作でパターンを形成できる面積に比べて大きいときには、Ｓ２０９で被パターン形成物をテーブル２３１から取出す代わりに以下の操作を行う。すなわち、図示していないテーブル移動機構でテーブル２１３を図１の紙面に垂直な方向（Ｘ方向）に所定の距離だけ移動させる。次に、Ｓ２０２からＳ２０８までの動作を実行する。この処理を、被パターン形成物のパターンを形成すべき部分の全面にパターンが形成されるまで繰り返し実行する。

実施例１に係る吐出機構部１先端の吐出部１０１の構成を、図３Ａを用いて説明する。図３Ａは本実施例１の吐出機構部１先端の吐出部１０１を用いてパターン形成している状況を模擬した断面図である。図３Ａでは簡素化のために、パターン形成装置に吐出機構部１を固定する吐出機構部固定治具１６や吐出機構部ヘッド１５などの表記を省略している。

吐出機構部１先端の吐出部１０１は、ポリウレタン樹脂１０２からなり、その表面の一部（おもにペーストと接触する部分）には撥液性の膜１０３が形成されている。また、吐出機構部１先端の吐出部１０１には、円弧状の凹形状部８が形成されている。パターン形成する際には、パターン形成用マスク１１と吐出機構部１先端の吐出部１０１とを密着させるために印圧が付与されている。このようにパターン形成用マスク表面５に吐出部１０１が押し付けられた状態で、ペースト加圧機構２により、ペースト貯蔵槽４内のペースト９が加圧された状態でペースト導入路３から吐出機構部１に形成されたペースト流路９９を通って吐出機構部１先端の１対の吐出部１０１の間に供給される。このような状態で吐出機構ユニット１２０をガイド軸２８に沿ってパターン形成方向２００に動作(移動、走査)させることにより、パターン形成用マスク１１の開口パターン部１２にペースト９を充填し、被パターン形成物６にパターンを形成することが出来る。

本実施例においては、吐出機構部１に左右１対の吐出部１０１を装着しているので、吐出機構部１を矢印２００の方向又は矢印２００の反対方向に１回移動させるだけで、左右１対の吐出部１０１の間に供給したペースト９をパターン形成用マスク表面５に塗布し、何れか１方の吐出部１０１でパターン形成用マスク１１の開口パターン部１２にペースト９を充填し、被パターン形成物６にパターンを形成することが出来る。すなわち、吐出機構部１を矢印２００の方向に移動させるときには図３Ａの左側の吐出部１０１で、また、吐出機構部１を矢印２００と反対の方向に移動させるときには図３Ａの右側の吐出部１０１でパターン形成用マスク１１の開口パターン部１２にペースト９を充填し、被パターン形成物６にパターンを形成することが出来る。

本実施例１における吐出機構部１の先端の吐出部１０１の製造方法の一例を図３Ｂのフロー図に基づいて説明する。
まず、前工程として、吐出機構部１先端の吐出部１０１の基となる構造物を作成する。

所定の寸法に加工された金型を用い、芯材１０４(図３Ｃ又は図３Ｄ参照)が配置されたポリウレタン樹脂１０２の原料となる溶液を金型に流し込む。適正な温度プロファイルで熱を加え、ポリウレタン樹脂１０２を硬化させる。温度が下がった段階で、金型から吐出機構部１を取り出すことにより、芯材１０４の周りにポリウレタン樹脂１０２が形成された吐出部１０１の構造物が形成される（Ｓ３０１）。このようにして、硬度が８０度以上のポリウレタン樹脂１０２を形成する。

次に、吐出部１０１の先端を所定の形状（円弧状の凹形状部８）になるように、ポリウレタン樹脂１０２に研磨機で加工を施す（Ｓ３０２）。予備のため、吐出部１０１の先端への所定の形状（円弧状の凹形状部８）の研磨は、吐出部１０１の両側に一対形成する。

次に、吐出部１０１を構成するポリウレタン樹脂１０２の先端部分の研磨加工した部分を含む表面に、印刷に用いるペーストに対して撥液性を有する材料を形成する撥液処理を施すが、その一例として、炭化水素の膜を形成する方法を説明する。
炭化水素の膜は、プラズマ処理により行う。まず、前工程にて作製した吐出部１０１にマスキングを行い、先端部分の研磨加工した部分を含む炭化水素の膜を成膜する箇所のみを露出させる（Ｓ３０３）。

吐出部１０１の芯材１０４(図３Ｃ又は図３Ｄ参照)に電源接続端子（図示せず）を取り付け、図示していない成膜装置チャンバー内に入れて材料ガスとして含炭素化合物ガスを導入した状態で電源接続端子を介して吐出部１０１の芯材１０４に高周波電力を印加する（Ｓ３０４）。これにより成膜装置のチャンバー内にプラズマが発生してプラズマＣＶＤによりポリウレタン樹脂１０２のマスキングされていない成膜する箇所の表面にダイヤモンドライクの炭化水素の膜（ダイヤモンドライクカーボン膜）１０３が形成される。このようにして、吐出機構部１先端の吐出部１０１のポリウレタン樹脂１０２の表面に撥液性の膜１０３であるダイヤモンドライクカーボン膜１０３を形成する（Ｓ３０５）。

以上の工程を経て、先端部分に凹形状部８が形成されて、印刷に用いるペーストに対して撥液性を有する材料が凹形状部８を含む表面に形成された吐出部１０１が作成される。

つぎに、吐出機構ユニット１２０の構成について、いくつかの具体例を説明する。
まず、吐出機構ユニット１２０の構造の第１の例について、図３Ａを用いて説明する。なお、吐出機構ユニット１２０の構造は、以下に説明するいくつかの具体例において、基本的には同じ構造になっている。吐出機構部１先端の吐出部１０１は図３Ｂで説明した工程を経て、ウレタン樹脂１０２のパターン形成用マスク１１と接する方の角に、表面にダイヤモンドライクカーボン膜１０３で撥水処理された円弧状の凹形状部８が形成されている。また、図３Ａにおいては、芯材１０４の表示を省略している。

パターン形成する際には、ペースト９は吐出機構部１内のペースト流路９９を通って、吐出機構部１の先端の吐出部１０１を形成するポリウレタン樹脂１０２のダイヤモンドライクカーボン膜１０３で撥水処理されたペースト接触面１０に接触し、パターン形成マスク１１に形成されたパターン形成用マスク開口部１２にペースト９が挿入・充填される。さらに、吐出機構部１の先端の円弧状の凹形状部８とパターン形成マスク１１の表面５とで形成される空間でペースト９がローリングしてペースト９をパターン形成マスク１１の表面５に押しつける力が作用するので、パターン形成マスク１１に形成されたパターン形成用マスク１１のパターン開口部１２を介して被パターン形成物６上の電極パッド１４に到達するまでペースト９が充填される。被パターン形成物６には、ソルダーレジスト１３により電極パッド１４の所定パターン開口以外をカバーしている。

吐出機構部１の先端の吐出部１０１を形成するポリウレタン樹脂１０２表面に撥液性の膜１０３が形成された円弧状の凹形状部８でペースト９がローリングしてパターン形成用マスクのパターン開口部１２を介して被パターン形成物６上の電極パッド１４に到達することについて、図４ＡおよびＢを用いて詳細に説明する。実際には、ペースト流路９９を介して加圧されたペースト９が吐出機構部１の先端の吐出部１０１に充填されているが、説明しやすくするため、ペースト９の一部のみ表記している。吐出機構部１の先端の吐出部１０１の左側の状況について、添え字Ｌを記して説明する。右側も同様である。

先ず、図４Ａを用いて、吐出機構部１をパターン形成マスク１１に押し当てながら矢印２００の方向に移動させたときに、ペースト９が吐出機構部１の吐出部１０１Ｌの先端の表面に撥液性の膜１０３Ｌが形成された円弧状の凹形状部８Ｌからパターン形成マスク１１に形成されたパターン開口部１２を介して被パターン形成物６上の電極パッド１４上に充填される様子を（ａ）〜（ｅ）まで時系列的に並べて模式的に説明する。

（ａ）は、吐出機構部１の先端の吐出部１０１Ｌの表面に撥液性の膜１０３Ｌが形成された円弧状の凹形状部８Ｌが、まだパターン形成マスク１１に形成されたパターン開口部１２に到達する前の状態を示している。吐出部１０１Ｌは、角部８１Ｌがパターン形成マスク１１の表面５に押し当てられた状態で円弧状の凹形状部８Ｌのもう一方の角部８２Ｌがパターン形成マスク１１の表面５に対して隙間が空き、角部８２Ｌ近傍の円弧状の凹形状部８Ｌの接線方向が図４Ａの状態で右下がりになるような状態で吐出機構部１に固定されている。これにより、円弧状の凹形状部８Ｌとパターン形成マスク１１の表面５とで形成される空間は、角部８２Ｌと表面５とで形成されるペースト９の入口（出口）の間隔よりも内部の間隔の方が大きい、内部が膨らんだ空間が形成される。

（ａ）に示したような吐出部１０１Ｌの角部８１Ｌがパターン形成マスク１１の表面５に押し当てられた状態で矢印２００の方向に移動すると、吐出機構部１の進行方向前面に供給されたペースト９は吐出機構部１先端の吐出部１０１Ｌのペースト初期接触面１０Ｌで押されて吐出機構部１と同じ方向に移動する。吐出機構部１と同じ方向に移動するペーストの一部は、吐出部１０１Ｌの表面に撥液性の膜１０３Ｌが形成された円弧状の凹形状部８Ｌの先端のパターン形成マスク１１の側に突き出している角部８２Ｌとパターン形成マスク１１との間の隙間Ｇ(図４Ｂ参照)から円弧状の凹形状部８Ｌの内側に入り込む(図４Ａ及び図Ｂの(イ))。円弧状の凹形状部８Ｌの内側に入り込んだペースト９は、パターン形成マスク１１の表面５に押し当てられている吐出部１０１Ｌの角部８１Ｌに突き当たって上方に逃げる(図４Ａの（ロ）、図４Ｂの（ハ））。上方に逃げたペースト９は、表面に撥液性の膜１０３が形成された円弧状の凹形状部８Ｌの上面に沿って隙間Ｇから吐出部１０１Ｌのペースト初期接触面１０Ｌの側に押出される（図４Ａ（ａ）の（ハ））。

吐出機構部１が矢印の方向に更に進んで（ｂ）のように吐出部１０１Ｌの円弧状の凹形状部８Ｌの先端の角部８２Ｌがパターン形成マスク１１に形成されたパターン開口部１２の上方に到達すると、表面に撥液性の膜１０３Ｌが形成された円弧状の凹形状部８Ｌの上面に沿って隙間Ｇから吐出部１０１Ｌのペースト初期接触面１０Ｌの側に押出されていたペースト９の一部がパターン開口部１２に押し込まれる（図４Ａ（ｂ）の（ハ））。

吐出機構部１が矢印の方向に更に進んで（ｃ）のように吐出部１０１Ｌの先端の角部８２Ｌがパターン開口部１２の上方を通過して円弧状の凹形状部８Ｌがパターン開口部１２の上方に到達すると、ペースト９をパターン開口部１２に押し込む力が作用しなくなり、（ａ）の状態と同じように吐出部１０１Ｌの円弧状の凹形状部８Ｌの先端の角部８２Ｌとパターン形成マスク１１との間の隙間Ｇから円弧状の凹形状部８Ｌの内側に入り込んだペースト９は、表面に撥液性の膜１０３が形成された円弧状の凹形状部８Ｌの上面に沿って隙間Ｇから吐出部１０１のペースト初期接触面１０Ｌの側に押出される（図４Ａ（ｃ）の（ハ））。

吐出機構部１が矢印の方向に更に進んで（ｄ）のようにパターン形成マスク１１に押し付けられている吐出部１０１Ｌの円弧状の凹形状部８Ｌの角部８１Ｌがパターン形成用マスク１１のパターン開口部１２の上方に到達する。ここで、表面に撥液性の膜１０３が形成された円弧状の凹形状部８Ｌの内部で角部８１Ｌに突き当ったペースト９の一部はパターン形成用マスクのパターン開口部１２に押し込まれて残りは上方に逃げて（図４Ａ（ｄ）の（ロ））、円弧状の凹形状部８Ｌの上面に沿って隙間Ｇから吐出部１０１のペースト初期接触面１０Ｌの側に押出される（図４Ａ（ｄ）の（ハ））。

吐出機構部１が矢印の方向に更に進んで（ｅ）のように、吐出部１０１Ｌの円弧状の凹形状部８Ｌの角部８１Ｌがパターン形成用マスクのパターン開口部１２を通り過ぎるとパターン開口部１２によるパターン形成は、終了する。

このように、円弧状の凹形状部８Ｌが形成された吐出部１０１Ｌを用いることにより、パターン形成マスク１１のパターン開口部１２にペースト９を、（ｂ）の状態と（ｄ）の状態との２回に亘って押し込むので、パターン開口部１２にペースト９を確実に充填することができる。

ここで、図４Ａの（ｂ）においてペースト９が表面に撥液性の膜１０３が形成された円弧状の凹形状部８Ｌの内部でローリングしてその一部がパターン形成用マスクのパターン開口部１２の内部に押し込められる状態について図４Ｂを用いて更に詳しく説明する。

図４Ｂでは、吐出機構部１先端の吐出部１０１の表面に撥液性の膜１０３が形成された円弧状の凹形状部８Ｌにおけるペースト９の吐出機構部１Ｌとの相対的な位置の変化を、矢印で示す。なお、図４Ｂにおいてペースト９の動きを示す矢印に付した（イ）〜（ト）は、図４Ａに記載した（イ）〜(ホ）とは直接的には関連しない。

吐出機構部１先端の吐出部１０１Ｌの下端のエッジ部８１Ｌがパターン形成マスク１１の表面５に押し付けられた状態で、吐出機構部駆動機構１３０で駆動されて矢印２００の方向に進むとき、吐出部１０１Ｌの前方に供給されたペースト９は、（イ）の位置から吐出部１０１Ｌに形成された凹部８Ｌのパターン形成マスク１１と接触している側と反対側の端部８２Ｌとパターン形成マスク１１との間の隙間Ｇから表面に撥液性の膜１０３が形成された凹部８Ｌとパターン形成マスク１１の表面５とで形成される空間の内部に入り込む（ロ）。

このとき既に（ロ）の位置に存在していたペースト９は矢印の方向の凹部８Ｌの端部８１Ｌの側に押し出される。端部８１Ｌはパターン形成マスク１１の表面５と接触しているために、端部８１Ｌに到達したペースト９は上方に押し上げられ（ハ）、その後、（ロ）の矢印方向とは逆の方向に押し戻される（ニ）。

これにより既に（ハ）及び（ニ）の位置に存在していたペースト９は凹部８Ｌの壁面に形成された撥液性の膜１０３に沿って（ニ）の位置から更に逆の方向に押し戻されて端部８２Ｌの接線方向に沿った下向きの力を受けて押し出される（ホ）。ペースト９は、接線の方向が図４Ｂで右側に下がっている端部８２Ｌの先端部で更に下向きの力を受けて押し出され、その一部はパターン形成マスク１１に形成された開口部１２の内部に押し込まれて（ヘ）、開口部１２の内部がペースト９で充填され、被パターン形成物６上の電極パッド１４と接続する。

開口部１２に入りきれなかったペースト９は端部８２Ｌとパターン形成マスク１１との隙間Ｇから吐出部１０１Ｌのペースト初期接触面１０Ｌの側に排出される（ト）。即ち、凹部８Ｌの内部に入り込んだペースト９が凹部８Ｌの内部でローリングして再び凹部８Ｌの外部に排出される。

このようにして、吐出機構部１が矢印２００の方向に進むときに吐出部１０１Ｌに形成された凹部８Ｌの端部８２Ｌとパターン形成マスク１１の表面５との間の隙間Ｇから凹部８Ｌの内部に入り込んだペースト９は、表面に撥液性の膜１０３が形成された凹部８Ｌの内部でローリングして端部８２Ｌとパターン形成マスク１１の表面５との間の隙間Ｇから凹部８Ｌの外側に排出されるときに、その一部がパターン形成マスク１１に形成された開口部１２の内部に押し込まれることにより、開口部１２の内部に確実にペーストが充填される。

パターン形成に用いられるパターン形成用マスク１１０は、パターン形成用マスク版枠２２内の空間にメタル板１１を配置し、前記メタル板１１を、このメタル板１１と前記パターン形成用マスク版枠２２との間にその全周にわたって設けられたテンションメッシュ(図示せず)を介して緊張状態で前記パターン形成用マスク版枠２２に支持されたコンビネーションメッシュ型のものである。

このパターン形成用マスク１１０は、前記メタル板１１に、その上を移動される吐出機構部１の移動エリアに対応するパターン形成有効領域内に所定のパターンの開口１２を形成し、製版してパターン形成に使用されるものである。

パターン形成装置１００に搭載する本実施例１の吐出部１０１の形状及び表面処理の効果を検証するために比較例と比べた結果を、図５を用いて説明する。吐出機構部１は、吐出機構部ヘッド１５（図１参照）に垂直に取り付けられている。

検証実験に用いた吐出部１０１には、図５の（ａ）に示すようなパターン形成用マスク１１と接する方の角部８１Ｌに円弧状の凹形状部８Ｌが形成されている。この円弧状の凹形状部８Ｌは、吐出機構部１が吐出機構部ヘッド１５に取り付けられた状態で角部８１Ｌをパターン形成用マスク１１と接触させたときに、円弧状の凹形状部８Ｌのパターン形成用マスク１１の側に突き出ている他端８２Ｌとパターン形成用マスク１１の表面５との間にギャップＧ(図４Ｂ参照)が生じるように形成されている。

実施例１の検証実験で使用するペーストとして、（Ａ）：ＬＦ−２０４−１５（（株）タムラ化研製、ハンダ粒子の粒径：１〜１２μｍ）および（Ｂ）：Ｍ７０５−ＢＰＳ７−Ｔ１Ｊ（千住金属工業（株）製、ハンダ粒子の粒径：１〜６μｍ）を用い、ウレタンを主成分とする樹脂の吐出機構部を用いて、パターン形成用マスク１１に、厚さ７０μｍのメタル板に直径５０μｍ〜２００μｍのパターン開口部１２を形成したパターン形成マスクを使用してパターン形成を行った。

検証実験に用いる吐出機構部１先端の吐出部１０１Ｌとしては、同一形状で、本実施例で作製した表面に撥液性の膜１０３が形成されて撥液性を付与した吐出部１０１Ｌと表面に撥液性の膜が形成されておらず撥液処理をしていない吐出部（図示せず）を用いて、比較検討した。

パターン開口部１２(図４Ｂ参照)において、開口部１２の直径がＤで深さがＨのパターン開口部１２の壁面の面積（πＤＨ）をパターン開口部の面積（πＤ^２/４）で割った値（４Ｈ/Ｄ）がパターン形成難易度指標である。すなわち、このパターン形成難易度指標が２．８以上でペーストの良好な転写ができることを目標とした。

実験の結果、ペーストとして、上記した（Ａ）を使用した場合には、パターン形成用マスク１１と接しない方の吐出機構部先端部８２Ｌとパターン形成用マスク表面５との隙間Ｇが０．１２ｍｍより狭くなると、ペースト９が吐出部１０１Ｌに形成した円弧状の凹形状部８Ｌ内に流動することを阻害され、被パターン形成物６上に転写されるペースト量が少なくなった。この現象は、撥液処理をしていない吐出部でパターン形成した場合の方がより顕著に現れた。

また、ペーストとして上記した（Ｂ）を用いた場合には、パターン形成用マスク１１と接しない方の吐出機構部先端部８２Ｌとパターン形成用マスク表面５との隙間Ｇが０．０６ｍｍより狭くなると、ペースト９が吐出部１０１Ｌに形成した円弧状の凹形状部８Ｌ内に流動することを阻害され、転写するペースト量が少なくなった。この現象についても、撥液処理をしていない吐出部でパターン形成した場合の方がより顕著に現れた。

一方、吐出部１０１Ｌのパターン形成用マスク１１と接しない方の先端部８２Ｌとパターン形成用マスク表面５との隙間Ｇを１ｍｍより広くすると、パターン形成時に吐出部１０１Ｌに形成した円弧状の凹形状部８Ｌとパターン形成用マスク表面５とで形成する空間内にペースト９を閉じ込めることができなくなり、円弧状の凹形状部８Ｌ内から漏れ出し、パターン形成用マスク１１のパターン開口部１２に充填するペースト９に加わる下向きの力が弱まることから充填量および転写量が不足した。この現象についても、撥液処理をしていない吐出部でパターン形成した場合の方がより顕著に現れた。

ただし、この隙間Ｇが１ｍｍというのは、吐出部１０１Ｌの先端に形成した円弧状の凹形状部８の形状によるものであって、実験に用いた吐出部１０１の場合には１ｍｍが限界であったが、隙間Ｇを１ｍｍ以上にしても円弧状の凹形状部８の先端部８２の接線の方向がパターン形成用マスク表面５の方向に向いて円弧状の凹形状部８の内部にペースト９を一部閉じ込める空間ができていれば（図５の（ａ）において、先端部８２Ｌの接線の方向が右下がりになっている場合）、円弧状の凹形状部８Ｌ内にペーストを閉じ込めることができ、十分な量の充填および転写を行うことができる。

この実験の結果から、吐出部１０１Ｌの先端に形成した円弧状の凹形状部８Ｌの一方の端部８１Ｌがパターン形成用マスク１１の表面５に接触した状態で、凹形状部８Ｌの他方の端部８２Ｌとパターン形成用マスク１１の表面５との隙間Ｇが使用するペーストの平均粒径の１０倍以上であることが必要であることがわかる。吐出機構部先端の円弧状の凹形状部８Ｌの他方の端部８２Ｌとは、吐出部１０１Ｌの先端の円弧状に加工した凹形状部８Ｌでパターン形成用マスク１１の表面５に接していない先端部８２Ｌを意味する。

いずれの場合においても、本実施例で作製した撥液性を付与した吐出部１０１Ｌの方が、撥液処理をしていない吐出部に比べ、転写量が多くなった。これは、吐出部１０１の先端に形成した円弧状の凹形状部８Ｌの表面が撥液性を有しているため、ペースト９のローリング性を阻害することが無く、ペースト９の粘度が低い状態に保てたことが要因であると考えられる。

上記した説明は、吐出機構部１が矢印２００と反対の方向に進むときにおける吐出部１０１Ｒについても同様に当てはまる。

また、比較例として図５の（ｂ）に示すような、吐出部の先端に曲面加工を加えていない吐出部１０１Ｌ´および、図５の（ｃ）に示すような、直線状の斜め研磨加工を施した吐出部１０１Ｌ"を用いた際のパターン形成実験も行った。この場合においても、同一形状で、撥液性を付与した吐出部と撥液処理をしていない吐出部を用いて、比較検討した。

その結果、図５の(ｂ)に示した先端部分の加工を施していない吐出部１０１Ｌ´を用いて場合は、パターンの開口部１２の径が１５０μｍ以上でないと良好なパターンパターン形成ができなかった。吐出部１０１Ｌ´に撥液性を付与した場合では、吐出部表面におけるペースト９の滑りが良くなり、パターン形成用マスク１１の開口部１２への充填量が低下し、撥液性を付与していない吐出部１０１Ｌ´よりパターン形成性が悪化し、開口部１２の径が１８０μｍ以上でないと良好なパターンパターン形成ができなかった。

また、図５の（ｃ）に示したように先端部を直線状の斜め加工した吐出部１０１Ｌ"を用いた場合は、パターンの開口部１２の径が１２０μｍ以上でないと良好なパターン形成ができなかった。一方、吐出部１０１Ｌ"に撥液性を付与した場合においては、吐出部１０１Ｌ'’の表面におけるペースト９の滑りが良くなったにも拘らず、パターン形成用マスク１１の開口部１２への充填量が良好で、撥液性を付与していない吐出機構部と同等のパターン形成性が得られたが、開口部１２の径が１２０μｍ以上でないと良好なパターンパターン形成ができなかった。

一方、図５の（ｄ）のように、複数の面で凹形状を形成した吐出部１０１Ｌ'''を用いてパターン形成をした場合、図５の（ａ）に示した本実施例による断面を円弧で凹形状を形成した吐出部１０１を用いてパターン形成をした場合とほぼ同等の結果が得られ、パターン形成マスクに形成した直径５０μｍ〜２００μｍのパターン開口部１２の全てのパターンを良好に被パターン形成物６上に転写することができた。この場合においても、吐出部１０１Ｌ'''に撥液性を付与した方が、撥液処理をしていない場合に比べ、転写量が多く、転写量のばらつきが小さくなったことから、さらに良好であった。

このように、本実施例１で説明したような吐出部１０１を備えた吐出機構部１をパターン形成装置１００に搭載することにより、パターン形成用マスク１１の開口部１２における開口面積の大小に関わらず、ペースト９を精度良く安定してパターン形成することができる。そのためには、吐出部１０１の先端部をペースト９に対してパターン開口部１２の方向に向かう下向きの力が加わるような特殊な形状に加工し、この特殊な形状に加工した部分を含む少なくともペースト９が接触する吐出部１０１の先端部への撥液性を付与することが必要である。

これにより、所望の開口部を有するパターン形成用マスク１１のパターン開口部１２へのペースト９の充填、被パターン形成物６へのペースト９の転写に際し、吐出部１０１の先端部の特殊な形状に加工した部分と被パターン形成物６とで形成する空間におけるペースト９のローリングを促進し、パターン形成用マスク１１の開口部１２へのペースト９の充填性を促進するとともに、ペースト９に対しパターン形成用マスク１１の開口部１２にほぼ垂直方向に充填する力を付加することができた。

上記に説明した例においては、吐出部１０１の表面に形成する撥液性の膜１０３として、プラズマＣＶＤによりダイヤモンドライクカーボン膜１０３を形成した例について説明したが、本実施例はこれに限るものではなく、ダイヤモンドライクカーボン膜１０３の代わりに、例えば、ＳｉＯ_２又はフッ素樹脂の膜を吐出部１０１の表面に形成するようにしてもよい。

まず、吐出部１０１の表面に撥液性の膜１０３としてＳｉＯ_２を形成する場合について説明する。

吐出部１０１の少なくともペースト９が接触する部分にアルコキシシラン含有溶液をスプレー法により塗布する。その後乾燥させることにより、吐出部１０１の表面に撥液性を有するＳｉＯ_２が形成される。

ここで用いたアルコキシシランから生成された膜はペースト９に含有される各種溶剤に対して汚染されることが無く、安定であり、水や溶剤に対する撥液性が優れていた。

ここでは、成膜方法としては、スプレー法を用いたが、アルコキシシラン含有溶液をエアロゾルデポジション法或いはディップ法により塗布し、乾燥することにより撥液性の膜１０３を形成することが可能である。

このようにして、印刷時に少なくともペースト９が接触する部分にＳｉＯ_２からなる撥液性の膜１０３が形成された本実施例１で使用する吐出機構部１を作成することが出来た。

つぎに、吐出機構部１の表面に形成する撥液性の膜１０３として、フッ素樹脂の膜を形成した場合について説明する。吐出部１０１の少なくともペースト９が接触する部分にテトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体（ＰＦＡ）をポリウレタン樹脂に混合し、スプレー法により塗布する。その後吐出機構部の硬化と同様の温度プロファイルで加熱硬化することにより、吐出機構部１先端の吐出部１０１の表面に撥液性を有するテトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体（ＰＦＡ）を全面に均一に分散した膜を形成することが出来る。

撥液性を有するフッ素樹脂として、ＰＦＡ以外に、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ等があるが、耐有機溶剤性に優れ、接触角が大きく、摩擦係数が小さいものとしては、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体（ＰＦＡ）からなる膜が最も良好であった。

ここでは、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体を有する膜を形成する方法として、ポリウレタン樹脂に混合し、スプレー法により塗布し、加熱硬化して撥液性の膜１０３を形成したが、ディップ法により塗布し、硬化することにより撥液性の膜１０３を形成することも可能である。

このようにして、少なくともペースト９が接触する部分にテトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシ
エチレンとの共重合体を分散した撥液性の膜１０３が形成された吐出部１０１を作成することが出来た。

上記ＳｉＯ_２又はフッ素樹脂の膜を表面に形成した吐出部１０１を用いたパターン形成状況を検証した結果は、上記に説明したダイヤモンドライクカーボン膜を撥液性の膜１０３として形成した吐出部１０１を用いてパターン形成状況を検証した結果とほぼ同様の結果が得られた。

このように、撥液性の膜１０３としてＳｉＯ_２又はフッ素樹脂の膜を用いた吐出部１０１を搭載したパターン形成装置は、パターン形成用マスク１１の開口部１２における開口面積の大小に関わらず、ペーストを精度良く安定してパターン形成することができる。そのためには、吐出機構部１先端の吐出部１０１を図４Ａ、図４Ｂ及び図５の（ａ）と（ｄ）で説明した特殊な形状に加工し、少なくともペースト９が接触する吐出機構部１先端の吐出部１０１への撥液性を付与することにより、所望の開口部を有するパターン形成用マスク１１の開口パターン部１２へのペーストの充填、被パターン形成物へのペーストの転写に際し、ペーストのローリングを促進し、パターン形成用マスク１１の開口部１２へのペーストの充填性を促進するとともに、ペーストに対しパターン形成用マスク１１の開口部１２にほぼ垂直方向に充填する力を付加することができた。

次に、パターン形成用マスク１１にメッシュマスクを使用した場合について説明する。

この例では、パターン形成用マスク１１として図６Ａに示すような金属メッシュマスク５０を使用する。金属メッシュ５２としては、線径１６μｍ、紗厚３５μｍの高強度線材を用いた＃３２５平織りを使用した。この金属メッシュ５２に、厚さ３５μｍおよび厚さ５５μｍの乳剤５１により直径５０μｍ〜２００μｍのパターン開口部５４２、５４３を形成した図６Ａに示すような金属メッシュマスク５０（以下、単にメッシュマスクと記す）を使用した。

メッシュテンションを用いて金属メッシュマスク５０と被パターン形成物６との版離れを行うため、パターン形成用マスクのテンションを０．２ｍｍ以下（プロテック（株）製テンションゲージＳＴＧ−８０ＮＡで測定）とした。

本例でパターン形成用マスク１１として用いる金属メッシュマスク５０に使用する金属メッシュ５２が４０％以上の開口率を有し、金属メッシュ５２に使用する線径が金属メッシュ５２の開口幅の半分より小さい必要があった。

金属メッシュマスク５０に形成したパターン開口部５４２（図６Ｂ参照）又は５４３（図６Ｃ参照）において、パターン開口部５４２又は５４３を、パターン開口部５４２又は５４３の幅と同じ寸法の直径を有する円形の開口パターンと仮定したときこの円形開口パターンの壁面の面積（πＤＨ）をパターン開口部の面積（πＤ^２/４）で割った値（４Ｈ/Ｄ）がパターン形成難易度指標である。すなわち、本実施例の目標としては、このパターン形成難易度指標が２．８以上でペースト９の良好な転写ができることとした。

パターン形成用マスク１１として金属メッシュマスク５０を用いた場合では、図７Ａに示すように金属メッシュマスク５０と被パターン形成物６との隙間があるため、図３Ａで使用したパターン形成マスク１１を用いたコンタクトパターン形成とは異なり、吐出部１０１の先端に形成した円弧状凹形状部８の一方の端部８１Ｌがパターン形成用マスク１１の表面５に接触した状態で、金属メッシュマスク５０が水平ではなく傾斜した状態となる。しかし、吐出機構部１の両側に端部８１Ｌ又は８１Ｒが金属メッシュマスク５０と接触する吐出部１０１Ｌの円弧状凹形状部８Ｌと吐出部１０１Ｒの円弧状凹形状部８Ｒとがあるため、円弧状凹形状部８Ｌの他端８２Ｌ及び円弧状凹形状部８Ｒの他端８２Ｒと金属メッシュマスク５０の表面５５との隙間Ｇ(図４Ｂ参照)を均一に保つことができる。

この結果、円弧状凹形状部８Ｌと８Ｒとを形成した１対の吐出部１０１Ｌと吐出部１０１Ｒとを吐出機構部１に備えることにより、パターン形成用マスク１１として金属メッシュマスク５０を用いた場合であっても、図７Ｂに示すように、良好なパターン６１０を被パターン形成物６の上に形成することができた。

円弧状凹形状部８Ｌの他端８２Ｌ及び円弧状凹形状部８Ｒの他端８２Ｒと金属メッシュマスク５０の表面５５との隙間Ｇ(図４Ｂ参照)は、使用するペーストの平均粒径の１０倍以上であることが必要である。

金属メッシュマスク５０を用いた場合に使用するペースト９のハンダ粒子の粒径が、先に説明したパターン形成マスク１１を用いたコンタクトパターン形成の場合と同様に１２μｍ以下であることから、メッシュマスクと接しない方の吐出機構部１先端の吐出部１０１とパターン形成用マスク表面５との隙間Ｇは、０．６ｍｍとした。

ペーストとして、（Ａ）のＬＦ−２０４−１５を使用した場合には、金属メッシュマスク５０と接しない方の吐出部１０１Ｌ（Ｒ）の先端部８２Ｌ（Ｒ）と金属メッシュマスク５０との隙間が０．１２ｍｍより狭くなると、ペースト９が吐出部１０１Ｌ（Ｒ）の先端に形成した円弧状の凹形状部８Ｌ（Ｒ）内に流動することを阻害し、転写するペースト量が少なくなった。

また、（Ｂ）のＭ７０５−ＢＰＳ７−Ｔ１Ｊを用いた場合には、金属メッシュマスク５０と接しない方の吐出部１０１Ｌ（Ｒ）Ｌ（Ｒ）の先端部８２Ｌ（Ｒ）と金属メッシュマスク５０との隙間Ｇが０．０６ｍｍより狭くなると、ペーストが吐出部１０１Ｌ（Ｒ）に形成した円弧状の凹形状部８Ｌ（Ｒ）内に流動することを阻害し、転写するペースト量が少なくなった。
一方、金属メッシュマスク５０と接しない方の吐出部１０１Ｌ（Ｒ）と金属メッシュマスク５０の表面５５との隙間Ｇを１ｍｍより広くすると、パターン形成時に吐出部１０１Ｌ（Ｒ）に形成した円弧状の凹形状部８Ｌ（Ｒ）内にペーストを閉じ込めることができなくなり、円弧状の凹形状部８Ｌ（Ｒ）内から漏れ出し、金属メッシュマスク５０のパターン開口部５４２及び５４３に充填するペーストに加わる力が弱まることから充填量および転写量が不足した。

ただし、この隙間Ｇが１ｍｍというのは、吐出部１０１Ｌ（Ｒ）の先端に形成した円弧状の凹形状部８Ｌ（Ｒ）の形状によるものであって、実験に用いた吐出部１０１Ｌ（Ｒ）の場合には１ｍｍが限界であったが、隙間Ｇを１ｍｍ以上にしても円弧状の凹形状部８Ｌ（Ｒ）の先端部８２Ｌ（Ｒ）の接線の方向が金属メッシュマスク５０の表面５５の方向に向いて円弧状の凹形状部の内部にペースト９を一部閉じ込める空間ができていれば、円弧状の凹形状部８Ｌ（Ｒ）内にペーストを閉じ込めることができ、十分な量の充填および転写を行うことができる。

いずれの場合においても、本実施例で作製した撥液性を付与した吐出部１０１Ｌ（Ｒ）の方が、撥液処理をしていない吐出機構部１先端の吐出部１０１Ｌ（Ｒ）に比べ、被パターン形成物６上への転写量が多くなった。これは、吐出部１０１Ｌ（Ｒ）に形成した円弧状の凹形状部８Ｌ（Ｒ）の表面が撥液性を有しているため、ペースト９のローリング性を阻害することが無く、ペースト９の粘度が低い状態に保てたことが要因であると考えられる。

本例でパターン形成状況を検証した結果は、前記したメタル板１１を用いたコンビネーションメッシュ型のマスク１１０を用いてパターン形成状況を検証した結果と同様の結果が得られた。すなわち、金属メッシュマスク５０に形成した直径５０μｍ〜２００μｍのパターン開口部５４２又は５４３の全てのパターンを良好に被パターン形成物６上に転写することができた。

このように、本実施例に係る１対の吐出部１０１Ｌと１０１Ｒとを備えた吐出機構部１をパターン形成装置１００に搭載することにより、金属メッシュマスク５０を含むパターン形成用マスク１１の開口部１２（５４２又は５４３）における開口面積の大小に関わらず、ペースト９を精度良く安定してパターン形成することができる。そのためには、１対の吐出部１０１Ｌと１０１Ｒとを特殊な形状に加工し、少なくとも１対の吐出部１０１Ｌと１０１Ｒのペースト９が接触する部分へ撥液性を付与することにより、所望の開口部を有する金属メッシュマスク５０を含むパターン形成用マスク１１のパターン開口部１２（５４２又は５４３）へのペースト９の充填、被パターン形成物６上へのペースト９によるパターンの転写に際し、１対の吐出部１０１Ｌと１０１Ｒとの特殊な形状に加工した部分（例えば、図３Ａの８）とマスクの表面５（５５）とで形成する空間におけるペースト９のローリングを促進して、金属メッシュマスク５０を含むパターン形成用マスク１１の開口部１２（５４２又は５４３）にほぼ垂直方向に作用してペースト９を開口部１２（５４２又は５４３）に充填する力をペースト９に対し付加することができるようになり、金属メッシュマスク５０を含むパターン形成用マスク１１の開口部１２（５４２又は５４３）へのペースト９の充填性を促進することができた。

次に、使用するペーストを種々変えて本実施例の確認実験を行った結果について説明する。本実施例の確認実験においては、パターン形成用マスク１１として、金属メッシュマスク５０を用いた。

本実施例の確認実験を行ったパターン形成装置１００においては、使用するペースト９は固形分と液体分を混合した高粘性物質であり、その固形分がハンダ組成の粒子、銀粒子、燐片状銀粒子、ニッケルを主成分とする粒子、金属で被覆した球状樹脂粒子、セラミックス粒子、ガラス粒子のうち少なくとも１種の材料を主成分とするものが使用可能であり、それらのペーストを適用した対象物について、その特徴とパターン形成結果を以下に示す。

ハンダ組成の粒子を固形分として使用するペーストは、プリント配線板のパッドバンプ等の表面実装技術、半導体ウェハのパッドバンプ等のハンダ接続端子形成などに使用される。使用するハンダ組成の粒子の形状はほぼ球形である。

ハンダ組成の粒子の粒径は、１μｍ程度から３０μｍ程度まで使用するパターンにより選定することが可能である。この場合、パターン形成用マスク１１に形成する開口パターン１２の大きさは、開口部のペーストの流動性を考慮し、ハンダ組成の粒子の粒径の１０倍以上とすることにより、良好なパターン形成を行うことができた。

すなわち、ハンダ組成の粒子が１μｍの粒径では、開口パターンの寸法（開口パターンが円パターンの場合には円の直径、線状のパターンの場合には線幅）を１０μｍ以上とする必要があり、ハンダ組成の粒子が３０μｍの粒径では、開口パターンの寸法を３００μｍ以上とする必要がある。微細なパターンを形成するためには、微細な粒径のハンダ組成の粒子を使用する必要がある。

また、銀粒子を固形分として使用するペーストは、低温焼成セラミックスの配線パターン形成、太陽電池の電極形成などに使用される。使用する銀粒子の形状はほぼ球形である。

銀粒子の粒径は、２ｎｍ程度から１０μｍ程度であり、微細な配線パターンを形成する場合には、微細な粒径の粒子を使用する必要がある。

また、燐片状銀粒子を固形分として使用するペーストは、プリント配線板への部品搭載時に使用する導電性接着剤であり、電子部品の小型化に伴い、突起電極を有する基板への搭載などに使用される。燐片状銀粒子は、銀粒子に圧力を加えて箔状に加工したものであり、異形の粒子である。このペーストは、接触抵抗で導電性を確保するため、パターン形成したパターンの転写寸法精度をあまり要求しないのが特徴であるが、本実施の形態において、吐出性を改善することができたため、局部的な塗布不良を発生することがなく、確実にパターン形成することができた。

また、ニッケルを主成分とする粒子を固形分として使用するペーストは、超薄膜の導電体を形成する必要があるコンデンサなどに使用される。ニッケルを主成分とする粒子の粒径は、１０ｎｍ程度から１００ｎｍ程度であり、ペーストの粘度を低くして流動性を有するのが特徴である。

金属メッシュマスク５０を構成する金属メッシュ５２の紗厚が薄くなると、ペースト９を保持する量が少なくなる。吐出量を多くする場合には、金属メッシュ５２の紗厚を厚くすることが望ましく、一方、微細な電極配線パターン形成やコンデンサの薄膜電極形成に対しては、金属メッシュ５２の紗厚が薄い方が望まれる。製織後の紗厚より薄くする必要がある場合には、金属メッシュ５２をロールで圧延することにより、所望の紗厚を有するメッシュを用いた。適用するデバイスにより、メッシュの種類(メッシュ数、開口率、線径、紗厚等)を選定することが可能であった。

本確認実験において、金属メッシュ５２の吐出性を改善することができたため、均一で非常に薄膜の微細なパターン形成が可能であり、良好なパターン形成結果を得ることができた。

一方、金属で被覆した球状樹脂粒子を固形分として使用するペーストは、異方性導電ペーストであり、ディスプレイの端子、金属接合より抵抗が高くても電気的接続が許されるプリント配線板への部品搭載などに使用される。金属で被覆した樹脂粒子の粒径は、１０μｍ程度であり、プリント配線板に形成するパターンは、搭載する部品のパッド部全面にペーストを塗布するように形成するのが特徴である。本実施の形態において、吐出性を改善することができたため、局部的な塗布不良を発生することがなく、良好なパターン形成結果を得ることができた。

セラミックス粒子を固形分として使用するペーストは、低温焼成セラミックスの誘電体パターン形成、電子回路の絶縁性パターン形成、銅張りポリイミドフィルムに対するエッチング用レジストのパターン形成、太陽電池の絶縁層スクライブ用パターン形成などに使用される。本実施例において、確実な転写性能を有していることから、局部的な断線不良を発生することがなく、良好なパターン形成結果を得ることができた。

ガラス粒子を固形分として使用するペーストは、焼結助剤として銀ペーストへの添加、低温焼成セラミックスの誘電体パターン形成、電子回路の絶縁性パターン形成などに使用される。

セラミックス粒子およびガラス粒子は、粉砕により製造するため、破砕形状である。これらの場合には、使用するパターン形成用マスクの開口パターンを平均粒径の１０倍以上にする必要がある。

本実施例で使用した吐出機構部１は、吐出部１０１の一方の角に円弧状の凹形状部８が形成され、吐出部１０１のペースト９に接触する部分がペースト９に対して撥液性を有するものであり、これら全てのペーストに対して、この吐出部１０１を備えた吐出機構部１を搭載したパターン形成装置１００を用いることにより、パターン形成用マスク１１のパターン開口部１２における開口面積の大小に関わらず、精度良く安定してパターン形成することが可能であった。

このように、本実施例で使用した吐出機構部１を搭載したパターン形成装置１００は、パターン形成用マスク１１のパターン開口部１２における開口面積の大小に関わらず、パターン開口部１２の径がはんだなどのペーストの組成の粒子の粒径の１０倍以上あれば、ペーストを精度良く安定してパターン形成することができる吐出機構部１が搭載可能である。そのためには、吐出機構部１先端部１０１を特殊な形状に加工し、少なくともペーストと接触する吐出機構部先端部１０１に撥液性１０３を有することにより、所望の開口部を有するパターン形成用マスク１１の開口パターン部１２へのペーストの充填、被パターン形成物へのペーストの転写に際し、ペーストのローリングを促進し、パターン形成用マスク１１の開口部１２へのペーストの充填性を促進するとともに、ペーストに対しパターン形成用マスク１１の開口部１２にほぼ垂直方向に充填する力を付加することができた。

本実施例２として、配線幅に対するペースト高さが高い高アスペクト配線形成を要求するデバイスのパターン形成の一例として、太陽電池セル表面の電極配線パターンの形成に適用した例について説明する。パターン形成するデバイス、吐出機構部、パターン形成用マスク、ペースト以外は、上記実施例１で説明したものと同様である。

図８に、太陽電池セル８０の表面に形成する電極配線の概要図を示す。表面電極配線は、基板８１の表面に、幅広線のバス電極配線８２と細線のグリッド電極配線８３（以下、バス電極配線８２とグリッド電極配線８３とを総称して、導体配線と記す）が形成される。

以下に、本実施例における太陽電池セル８０の表面電極配線をマスクパターンを転写することにより形成した場合の効果を確認するために先ず比較例を説明し、次に本実施例について説明する。

＜比較例＞
太陽電池セル８０の表面電極配線を形成するためのパターン形成用マスク９０について、被パターン形成物側面からみた局部的な拡大概要図を図９Ａに示す。

パターン形成用マスク９０は、金属メッシュ９２に乳剤９１で電極配線をパターン形成するための開口パターン（９４２および９４３）を形成している。ここで、金属メッシュ９２は線径１６μｍの＃３６０を使用した。また、乳剤９１の厚さは、グリッド電極配線８３をパターン形成する開口部９４３の幅６０μｍより厚い６５μｍとした。ここで、乳剤９１の厚さとは、パターン形成用マスク９０の総厚から金属メッシュ９２の厚み（紗厚）を引いた値である。

導体配線を形成するペースト中には、導体材料の銀粒子と有機バインダ成分および有機溶剤が混合されている。パターン形成後の乾燥工程で、有機溶剤が飛散し、体積が減少する。また、ペーストによっては、高温で焼成するものもあり、その場合には、有機バインダも消失し、体積が減少することになる。

所望の配線抵抗を得るためには、導体材料の固有抵抗を低くする必要があるが、それ以外に導体配線の断面積を増加する必要がある。また、配線幅を狭くして、太陽光が照射される面積を広くすることにより、変換効率を高くすることが出来る。さらに、配線のパターン形成回数を増やすと、高精度に位置合わせを行う必要がある。位置ずれを生じると、配線幅が広くなり、変換効率低下の原因となる。そのため、一回のパターン形成で高アスペクト比の配線を形成する必要があり、パターン形成に使用するパターン形成用マスク９０の乳剤９１の厚さを厚く設定した。

バス電極配線８２を形成するために、乳剤９１により、バス電極配線パターン形成用の開口部９４２が形成されている。また、細線のグリッド電極配線８３を形成するために、乳剤９１により、グリッド電極配線パターン形成用の開口部９４３が形成されている。

図９Ａのパターン形成用マスク９０について、 ９Ａ−Ｘ−９Ａ−Ｘ’の断面図を図９Ｂに示す。金属メッシュ９２の被パターン形成物側に乳剤９１が形成され、バス電極配線用の開口部９４２が形成されている。

図９Ａのパターン形成用マスク９０について、９Ａ−Ｙ−９Ａ−Ｙ’の断面図を図９Ｃに示す。金属メッシュ９２の被パターン形成物側に乳剤９１が形成され、グリッド電極配線用の開口部９４３が形成されている。
パターン形成方向（パターン形成用マスク９０に対するスキージの移動方向）は、細線のグリッド電極配線用の開口部９４３の長手方向と平行方向（図９Ａの矢印５０１の方向）である。

図１０の（ａ）乃至（ｃ）にグリッド電極配線のパターン形成状況を説明するためのプロセス概要図を示す。説明の都合上、パターン形成方向をグリッド電極配線用の開口部９４３の長手方向に対して垂直な方向（図９Ａの矢印５０１に直角な方向）で図示している。

図１０の（ａ）は、パターン形成用マスク９０の金属メッシュ９２と被パターン形成物４１（図８の基板８１に相当）との間にクリアランス（隙間）を設けてパターン形成用マスク９０を被パターン形成物である基板８１の表面に近接させた状態でペースト４６をパターン形成用マスク９０の上部全面にスクレッパ４５でコートしている工程図である。図１０Ａの状態は、スクレッパ４５を、矢印２０１の方向へ移動させている途中の状態を示している。ペースト４６は、金属メッシュ９２の内部およびパターン形成用マスク９０の上部にコートされて、コートされたペースト４６１が形成されている。

図１０の（ｂ）は、（ａ）の工程を経てペースト４６１が表面にコートされたパターン形成用マスク９０を用いて、平スキージ４７の先端の角部をパターン形成用マスク９０に押し当てた状態でパターン形成用マスクの表面９０１に沿って矢印２０２の方向に移動させることにより、基板８１の上部にペースト４６によるパターンを形成している工程図である。乳剤９１で形成されたグリッド電極配線開口部９４３のアスペクト比（乳剤厚／開口幅）が大きいため、乳剤９１の開口部９４３に充填されたペースト４６を基板８１に完全に転写することが出来ず、図１０の（ｂ）に示すように、基板８１には微量のペーストパターン４６２が転写されただけで、乳剤開口部９４３の内部にペースト４６３が残留した。

平スキージ４７を用いた１回の転写では、図１０の（ｃ）に示したように基板８１上へのペーストパターン４６２の転写量が少ない。したがって、基板８１上に転写された配線パターンが所望の配線抵抗を得ることが出来ないことから、パターン形成用マスク９０を基板８１に対して位置合わせを行いながら繰り返し転写を行うことにより、積層パターン形成を行う必要がある。
ここに示した比較例のパターン形成では、高アスペクト比の配線形成は困難である。

図１１にバス電極配線８２のパターン形成状況を説明するためのプロセス概要図を示す。パターン形成方向（パターン形成用マスク９０に対するスキージの移動方向）はバス電極配線８２の長手方向に対して垂直な方向である。

図１１の（ａ）は、パターン形成用マスク９０の金属メッシュ９２と基板８１との間にクリアランス（隙間）を設けてパターン形成用マスク９０を基板８１に近接させた状態でペースト４６をパターン形成用マスク９０の上部全面にスクレッパ４５を矢印２０３の方向に走査してコートしている工程図である。ペースト４６は、メッシュ９２の内部およびパターン形成用マスク９０の上部にコートされて、コートされたペースト４６１が形成されている。

図１１の（ｂ）は、（ａ）の工程を経てペースト４６１が表面にコートされたパターン形成用マスク９０を用いて、平スキージ４７の先端の角部をパターン形成用マスク９０に押し当てた状態でパターン形成用マスクの表面９０１に沿って矢印２０４の方向に移動させることにより、基板８１の上部にペースト４６によるパターンを形成している工程図である。乳剤９１がない部分で形成されたバス電極配線開口部９４２の幅が大きいため、開口部９４２で平スキージ４７が金属メッシュ９２を押し付けて、基板８１の上部に形成されているテクスチャー８１１に接触し、接触した領域のテクスチャー４１２（図１１の（ｃ）参照）の頂部を破損してしまった。これにより、テクスチャー８１１に成膜してある透明導電膜や場合によっては絶縁膜を破損することになり、機能を損なうこととなった（図示していない）。この問題を解決するためには、平スキージ４７がパターン形成用マスク９０と接触する幅方向（図１１の（ｂ）の紙面に垂直な方向）で乳剤が存在しないエリアを作らないようにして、金属メッシュ９２が基板８１の上部に形成されているテクスチャー８１１に接触しないように乳剤開口パターンを設計する必要がある。

また、１回の転写では乳剤開口部９４２の体積に相当するペースト量を完全に転写することが出来ず、基板８１の上部には一部のペーストパターン４６２が転写されただけで、凹凸が大きい形状となった。そのため、図１１の（ｃ）に示すように、パターン形成用マスク９０の乳剤開口部９４２の内部には、ペースト４６３が残留した。特に、金属メッシュ９２にペースト４６が付着していた。これは、ペースト４６と金属メッシュ９２との密着性が良かったことによるものと考えられる。

グリッド電極配線のみではなく、バス電極配線でもペーストパターンの転写厚が薄く、所望の配線抵抗を得ることが出来なかった。

＜本実施例＞
太陽電池セル８０の表面電極配線を形成するためのパターン形成用マスク１２００について、被パターン形成物側面からみた局部的な拡大概要図を図１２Ａに示す。

パターン形成用マスク１２００は、金属メッシュ１２０２に乳剤１２０１で電極配線をパターン形成するための開口パターン（１２４２および１２４３）を形成している。バス電極配線８２(図８参照)をパターン形成するための乳剤開口部１２４２には、比較例で示したようなスキージ４７に対応する吐出部１０１が押し付けられた金属メッシュ１２０２が基板８１の表面のテクスチャー８１１に接触しないようにするために、ダミー乳剤によるパターン１２１０が形成されている。

ここで、金属メッシュ１２０２は線径１６μｍの＃３６０を使用した。また、乳剤１２０１の厚さは、グリッド電極配線８３(図８参照)をパターン形成する開口部１２４３の幅６０μｍより厚い６５μｍとした。ここで、乳剤１２０１の厚さとは、パターン形成用マスク１２００の総厚から金属メッシュ１２０２の厚み（紗厚）を引いた値である。

導体配線を形成するペースト中には、導体材料の銀粒子と有機バインダ成分および有機溶剤が混合されている。パターン形成後の乾燥工程で、有機溶剤が飛散し、体積が減少する。また、ペーストによっては、高温で焼成するものもあり、その場合には、有機バインダも消失し、体積が減少することになる。

所望の配線抵抗を得るためには、導体材料の固有抵抗を低くする必要があるが、それ以外に導体配線の断面積を増加する必要がある。また、配線幅を狭くして、太陽光が照射される面積を広くすることにより、変換効率を高くすることが出来る。

さらに、比較例で述べたように、同じ領域のパターンの転写を複数回繰り返すことにより配線のパターン形成回数を増やす場合には、基板上に転写されたパターンとパターン形成用マスク９０との高精度な位置合わせを行う必要がある。位置ずれを生じると、配線幅が広くなり、変換効率低下の原因となる。そのため、一回のパターン形成（転写）で高アスペクト比の配線を形成する必要があり、パターン形成に使用するパターン形成用マスク１２００の乳剤１２０１の厚さを厚く設定した。

また、パターン形成用マスク１２００の露出している金属メッシュ１２０２および乳剤１２０１の表面に、実施例１で説明した吐出部１０１の表面に形成した撥液性が高い炭化水素膜１２０３を形成し、ペースト４６の離型性を向上させた。

パターン形成用マスク１２００には、バス電極配線８２を形成するために、乳剤１２０１により、バス電極配線パターン形成用の開口部１２４２が形成されている。また、細線のグリッド電極配線８３を形成するために、乳剤１２０１により、グリッド電極配線パターン形成用の開口部１２４３が形成されている。

図１２Ａのパターン形成用マスク１２００について、１２Ａ−Ｘ−１２Ａ−Ｘ’の断面図を図１２Ｂに示す。金属メッシュ１２０２の被パターン形成物側（基板８１の側）に乳剤１２０１が形成され、バス電極配線用の開口部１２４２が形成されている。バス電極配線用の開口部１２４２には、金属メッシュ１２０２と基板８１の上部に形成されたテクスチャー８１１と接触しないように、ダミー乳剤によるパターン１２１０が形成されている。

図１２Ａのパターン形成用マスク１２００について、１２Ａ−Ｙ−１２Ａ−Ｙ’の断面図を図１２Ｃに示す。金属メッシュ１２０２の被パターン形成物側（基板８１の側）に乳剤１２０１が形成され、グリッド電極配線用の開口部１２４３が形成されている。

パターン形成方向(吐出部１０１の移動方向)は、細線のグリッド電極配線用の開口部１２４３の長手方向と平行方向（図１２Ａの矢印５０２の方向）である。

図１３にグリッド電極配線８３のパターン形成状況を説明するためのプロセス概要図を示す。実際のパターン形成方向（パターン形成用マスク１２００に対する吐出機構部１の走査方向）は、図１２Ａの矢印５０２の方向であるが、説明の都合上、パターン形成方向をグリッド電極配線用の開口部１２４３の長手方向と垂直方向（図１２Ａの矢印５０２に直角な方向）で図示している。

図１３の（ａ）は、本発明の実施例１で説明した１対の吐出部１０１Ｒと１０１Ｌとを装着した吐出機構部１を用いて、１対の吐出部１０１Ｒと１０１Ｌとをパターン形成用マスク１２００に押し付けながら矢印１３０１の方向に移動させることにより、基板８１の上部にペースト４６によるパターン８４６を形成している工程図である。吐出性に優れた本発明の実施例１で説明した、凹形状部８Ｒと８Ｌとが形成されて表面にダイヤモンドライクカーボン膜１０３Ｒと１０３Ｌが形成されて撥液処理された１対の吐出部１０１Ｒと１０１Ｌとを装着した吐出機構部１を使用することにより、ペースト４６によるパターン８４６を基板８１の上部に転写することが出来た。

図１３の（ｂ）は、基板８１上へのパターン８４６の形成が完了して、パターン形成用マスク１２００が被パターン形成物である基板８１から離れた状態を示す概略図である。乳剤１２０１で形成されたグリッド電極配線８３のパターンを転写するための開口部１２４３のアスペクト比（乳剤厚／開口幅）が大きいにも関わらず、乳剤１２０１の開口部１２４３に充填されたペースト４６によるパターン８４６を基板８１の上部に完全に転写することが出来た。

基板８１の上部には高アスペクト比のペーストパターン８４６が転写され、パターン形成用マスク１２００の乳剤１２０１による開口部１２４３の内部にはペースト４６が残留しなかった。パターン形成用マスク１２００の金属メッシュ１２０２および乳剤１２０１の露出部に、１対の吐出部１０１Ｒ及び１０１Ｌと同様にダイヤモンドライクカーボン膜１２０３を形成して撥液性を付与したことにより、ペースト４６の金属メッシュ１２０２および乳剤１２０１からの離型性が向上したためと考えられる。

図１４にバス電極配線８２のパターン形成状況を説明するためのプロセス概要図を示す。パターン形成方向は、乳剤１２０１により形成されたバス電極配線用の開口部１２４２の長手方法と垂直方向（図１２の矢印５０２の方向）である。

図１４の（ａ）は、図１３の（ａ）を用いて説明したのと同様に、本発明の実施例１で説明した吐出機構部１を用いて、１対の吐出部１０１Ｒと１０１Ｌとをパターン形成用マスク１２００に押し付けながら矢印１３０１の方向に移動させることにより、基板８１の上部にペースト４６によるパターンを形成している工程図である。バス電極配線用の開口部１２４２にはダミー乳剤１２１０が形成されているため、金属メッシュ１２０２が基板８１の表面に形成されたテクスチャー８１１に接触すること無く、パターン形成用マスク１２００に形成された乳剤１２０１の開口部１２４２のパターンを基板８１上に転写することができた。

また、吐出性に優れた本発明の実施例１で説明した吐出機構部１を使用することにより、ペースト４６による開口部１２４２のパターンを基板８１の上部に転写することが出来た。

図１４の（ｂ）は、吐出機構部１による所定のストロークの走査が終了し、基板８１の上へのペースト４６によるパターン形成が完了した状態を示している。パターン形成用マスク１２００が被パターン形成物である基板８１から離れて基板８１上にペーストパターン８４６が形成された状態（図２のＳ２０８のステップを完了した状態）を示す概略図である。

乳剤１２０１で形成されたバス電極配線開口部１２４２のアスペクト比（乳剤厚／開口幅）が大きいにも関わらず、乳剤１２０１の開口部１２４２に充填されたペースト４６を基板８１の上部に完全に転写することが出来た。ウェハ上部には高アスペクト比のペーストパターン８４６が転写された。乳剤１２０１の開口部１２４２の内部にはペースト４６が残留しなかった。パターン形成用マスク１２００の金属メッシュ１２０２および乳剤１２０１の露出部にダイヤモンドライクカーボン膜１２０３を形成して撥液性を付与したことにより、ペースト４６の金属メッシュ１２０２および乳剤１２０１からの離型性が向上したためと考えられる。

本実施例によれば、吐出機構部１をパターン形成用マスク１２００に押し付けながら吐出機構部１を１回走査させるだけで所望の配線抵抗を有するパターンを基板８１の上部に形成することができる。その結果、複数回重ねてパターン形成するための高精度の位置合わせを行う必要が無いことから、１工程に基板８１を１枚づつセットしてパターン形成するのではなく、複数枚を同時にパターン形成することが可能になった。この結果、良好な電極配線形成のみではなく、タクト短縮となり、生産性向上につながった。

本実施例３は、高アスペクト開口を有する貫通孔への導体ペースト充填の一例として、シリコンウェハへの導体材料充填を取り上げた。高アスペクト開口の貫通孔を有するデバイスとして、バックコンタクト型太陽電池セル、ＴＳＶ半導体素子等がある。本実施例では、バックコンタクト型太陽電池セルについて、比較例をあげて説明する。印刷するデバイス、吐出機構部１先端の吐出部、パターン形成用マスク、ペースト以外は、上記実施例１及び２の場合と同様である。

図１５Ａにバックコンタクト型太陽電池セル９０の平面図を、また、図１５Ｂに断面図を示す。バックコンタクト型太陽電池セル９０は、基板９１の表面側に表面接続配線９２が形成され、又、表面側と裏面側とを接続するための貫通孔９３が形成されている。更に表側の表面には微小な突起によるテクスチャ９１１が形成されている。

本実施例では、テクスチャ９１１にダメージを与えることなく貫通孔９３にペーストを充填させ、基板９１の裏面に電極配線を形成する方法について説明する。

＜比較例＞
バックコンタクト型太陽電池セル９０の基板９１に形成された表裏面電極を導通するために形成した貫通孔９３へのペースト充填について、図１および１６を用いて説明する。

貫通孔９３へのペースト充填に用いたスキージは、実施例２の比較例で使用した平スキージ４７である。また、基板９１の裏面からのペースト充填の際、バックコンタクト型太陽電池セル９０の基板９１の表面に形成されている突起状のテクスチャー９１１が、パターン形成装置１００のテーブル２３１上に接触することにより破損するのを防止するため、図１６（ａ）に示したように、テクスチャー保護フィルム９４を用いた。

テクスチャー保護フィルム９４は、柔軟性があり、テクスチャー９１１を破損しないように保護するのみではなく、ポーラスな材料からなっているため、テクスチャー保護フィルム９４を通してパターン形成装置１００のテーブル２３１に基板９１を固定するための真空チャックを行うことが出来る。

また、バックコンタクト型太陽電池セル９０に形成された表裏面電極を導通するために形成した貫通孔９３へのペースト充填と同時に裏面の電極パターン９６５を形成するため、パターン形成用マスクとして、所定の位置に裏面の電極パターン９６５に対応した開口部９５６を形成したメタルマスク９５５を使用した。

基板９１のテクスチャー９１１が形成された表面をテクスチャー保護フィルム９４で保護した状態で表面側を下にしてテーブル２３１に固定し、上側になった裏面側にメタルマスク９５５を接触させた状態で図１６（ｂ）に示すように平スキージ４７をメタルマスク９５５に押し当てながら矢印１６０１の方向へ移動させて、裏面側の電極パターンの形成と貫通孔９３へのペースト充填とを行った。

その結果、裏面側の電極パターンを形成することはできたが、バックコンタクト型太陽電池セル９０に形成された貫通孔９３へペースト４６を完全に充填することはできなかった。
そこで、裏面からペースト充填（図１６の（ｂ））を行った後、基板９１を反転させて表面を上側にした状態で、表面からのペースト充填（図１６の（ｃ））を行う必要がある。

表面からのペースト充填を行う場合には、下側になる電極パターンが形成された裏面側をテクスチャー保護フィルム９４で保護した状態でテーブル２３１に固定し、表面側に取り付けられたテクスチャー保護フィルム９４を剥がす。この状態で、基板９１の表面側から貫通孔９３へペースト４６を充填するためにメタルマスク９５７を用いるがこのメタルマスク９５７として、図１６（ｃ）に示すように、基板９１の上部に形成したテクスチャー９１１に接触してテクスチャー９１１上部を破損させないように、乳剤からなるクッション材９５８をメタルマスク９５７に形成したものを使用した。

しかしながら、基板９１の裏面および表面からの貫通孔９３へのペースト４６の充填にもかかわらず、アスペクト比（ウェハ厚さ／貫通孔穴径）が２（ウェハ厚さ：１６０μｍ／貫通孔穴径：φ８０μｍ）では、図１６（ｄ）に示すように、貫通孔９３のほぼ中央部に空洞（キャビティ）９６ができ、導通不良を生じた。そのため、これ以上のアスペクト比では、貫通孔９３へのペースト４６の充填形成が出来なかった。

貫通孔９３のアスペクト比（基板厚さ／貫通孔穴径）が１．５（基板厚さ：１２０μｍ／貫通孔穴径：φ８０μｍ）の場合では、貫通孔９３へのペースト４６の充填形成が可能であったが、更に、裏面および表面からの両面充填形成を行う必要があり、導体充填形成時間がかかるという問題がある。また、基板９１が１２０μｍと薄いため、基板９１に反りが生じ、吸着による印刷機テーブル２３１への基板９１の固定が困難になり、吸着不良を知らせるアラームによる生産停止や、基板９１の破損を発生することがあった。

同じアスペクト比（１．５）でも、基板９１の厚さを１６０μｍとすると、貫通孔９３の穴径が１００μｍを越えることになり、バックコンタクト型太陽電池９０の表面接続配線幅を考えると、表面電極配線による太陽光の照射エリアが少なくなり、変換効率が低下すると言った問題を生じた。

＜本実施例＞
比較例では実現できなかった高アスペクト開口を有する貫通孔へのペースト充填を本発明のパターン形成装置１００を用いて試みた。図１７を用いて説明する。

貫通孔９３へのペースト４６の充填に使用した吐出機構部１の先端部１０１は、実施例１及び２の場合と同様に、円弧状凹形状に加工した構造（図５の（ａ）に示す形状）である。また、裏面からのペースト４６の充填の際、バックコンタクト型太陽電池セル９０の基板９１表面に形成されている突起状のテクスチャー９１１が、印刷機のテーブル２３１に接触することにより破損するのを防止するため、図１７（ａ）に示したように、本実施例の比較例の場合と同様のテクスチャー保護フィルム９４を用いた。

テクスチャー保護フィルム９４は、柔軟性があり、テクスチャー９１１を破損しないように保護するのみではなく、ポーラスな材料からなっているため、テクスチャー保護フィルム９４を通して印刷機のテーブル２３１に基板９１を固定するための真空チャックを行うことが出来る。

また、バックコンタクト型太陽電池セル９０に形成された表裏面電極を導通するために形成した貫通孔９３へのペースト充填と同時に裏面の電極パターン９６５を形成するため、所定の位置に裏面の電極パターン９６５に対応した開口部９５６を形成したメタルマスク９５５を使用した。

バックコンタクト型太陽電池セル９０に形成された貫通孔９３へのペースト４６の充填は、基板９１の裏面側を上にしてテクスチャー保護フィルム９４で保護した表面側を下側にしてテーブル２３１に固定する（図１７の（ａ）参照）。この状態で実施例１で説明した１対の吐出部１０１Ｒと１０１Ｌとを装着した吐出機構部１を用いて、上向きにした基板９１の裏面側に密着させたメタルマスク９５５に１対の吐出部１０１Ｒと１０１Ｌとを押し付けながら移動させて貫通孔９３へのペースト４６の充填を行った（図１６（ｂ））。その結果、貫通孔９３内をペースト９６４で完全に充填でき、背面の電極配線９６５も同時に印刷することが出来た。

貫通孔９３のアスペクト比（ウェハ厚さ／貫通孔穴径）が２（ウェハ厚さ：１６０μｍ／貫通孔穴径：φ８０μｍ）の場合では、図１７の（ｃ）に示すように、貫通孔９３には図１６（ｃ）のような空洞（キャビティ）９６が出来ず、完全に充填することが出来た。そのため、これ以下のアスペクト比では、貫通孔９３へのペースト充填形成が容易に出来た。

貫通孔９３のアスペクト比（ウェハ厚さ／貫通孔穴径）が３（ウェハ厚さ：１８０μｍ／貫通孔穴径：φ６０μｍ）の場合でも、貫通孔９３へ完全にペースト充填形成ができ、バックコンタクト型太陽電池９０の表面接続配線９２の幅を狭くすることが出来、表面接続配線９２による太陽光の照射エリアが広くなり、変換効率を向上させることが出来た。

なお、バックコンタクト型太陽電池９０の表面接続配線９２は、実施例２と同様の方法で形成した。
さらに高アスペクト比の貫通孔でもペースト充填が可能なことから、シリコンウェハに多数の貫通孔が形成されたＴＳＶ半導体素子にも適用できる可能性がある。

このように、本発明の実施例１で説明したような吐出機構部１先端の吐出部を搭載することが可能な印刷機を用いることにより、高アスペクト比の貫通孔に一回の印刷で完全にペーストを充填することが出来、タクト短縮を達成することが出来るとともに、太陽電池の高効率化を向上することが出来た。

本実施例４は、配線幅に対するペースト高さが高い高アスペクト配線形成を要求するデバイスのパターン形成の一例として、太陽電池セル表面の電極配線パターン形成について説明する。パターン形成用マスク６０Ａ以外は、上記実施例２の場合と同様である。

図１８に、本実施例４で使用するパターン形成用マスク６０Ａを説明するための局部的な断面の拡大概要図を示す。

パターン形成用マスク６０Ａは、金属メッシュ６２Ａに２種類の乳剤６１Ａおよび６１Ｂで電極配線をパターン形成するための開口パターン６４３を形成している。乳剤開口部のパターンは、実施例２の場合と同様に形成されている。

ここで、金属メッシュ６２Ａは線径１６μｍの＃３６０を使用した。また、２種類の乳剤６１Ａおよび６１Ｂは、乳剤の硬度が異なっている。乳剤６１Ａは、開口パターン形成における解像性を重視し、高硬度の乳剤を用いた。一方、乳剤６１Ｂは、太陽電池セル表面に形成されたテクスチャー（凹凸）への追随性を重視し、低硬度の乳剤を用いた。

乳剤の硬度は、薄膜硬度計フィッシャースコープＨ１００ＣＵを用いて計測した。計測条件は、１０秒間で２００ｍＮまで加圧し、５秒保持後、１０秒間で減圧した。計測に用いた乳剤は、膜厚３０μｍに塗布・乾燥したものを用いた。押し込み深さ５μｍ以下の乳剤硬度の最大値で評価した。高硬度の乳剤６１Ａには、５０Ｎ／ｍｍ^２以上の硬度のものを、低硬度の乳剤６１Ｂには、４０Ｎ／ｍｍ^２以下の硬度のものを使用した。

乳剤の硬度と開口パターン形成における解像度とは相関があり、硬度が高いほど開口パターン部の直線性が高い。また、乳剤硬度が高いとメッシュの変形を拘束することが期待でき、連続印刷時の位置精度向上に効果がある。しかし、乳剤硬度が高いと、被印刷物表面の凹凸に追随できないため、隙間が形成されると、ペーストが毛細管現象で滲み出し、配線パターンの直線性が悪くなると言う課題がある。微細配線形成における開口パターンの解像度を確保するためには、５０Ｎ／ｍｍ^２以上の乳剤硬度が必要である。高硬度の乳剤硬度は、１００Ｎ／ｍｍ^２以上が好ましい。５０Ｎ／ｍｍ^２以上の乳剤硬度では、薄膜硬度計で２００ｍＮまで加圧しても、押し込み深さが１０μｍ程度であり、ウェハ全面に形成されたテクスチャー（凹凸）には対応できない。

一方、乳剤の硬度が低いと、微細開口パターンを形成する際、水現像時に乳剤が膨潤し、解像できなくなってしまう。しかし、乳剤厚が薄ければ、水現像時の乳剤膨潤量を抑えることができる。乳剤を２層構造にすることで、高硬度の乳剤の解像性に準じて、低硬度の乳剤も解像することが確認できている。低硬度の乳剤は、被印刷物表面の凹凸に追随できるため、パターン形成用マスクと被印刷物を密着することができ、ペーストの滲み出しを防止することができる。特に、本実施例の太陽電池セル表面に形成されたテクスチャーに追随するためには、乳剤硬度が４０Ｎ／ｍｍ^２以下である必要がある。低硬度の乳剤６１Ｂの厚さは、テクスチャーの凹凸の２倍以上である必要がある。４０Ｎ／ｍｍ^２以下の乳剤硬度では、薄膜硬度計で２００ｍＮまで加圧すると、押し込み深さが１５μｍ程度であり、基板９１の全面に形成されたテクスチャー（凹凸）に対応可能である。さらに、乳剤硬度が低いほど良好な結果であり、２０Ｎ／ｍｍ^２以下が好ましい。

本実施例で使用した太陽電池セル表面に形成されたテクスチャーの凹凸は５μｍであったため、低硬度の乳剤６１Ｂは乳剤硬度を２０Ｎ／ｍｍ^２とし、乳剤の厚さを１５μｍとした。

また、２種類の乳剤６１Ａおよび６１Ｂのトータルの厚さは、グリッド電極配線４３をパターン形成する開口部６４３の幅６０μｍより厚い６５μｍとした。ここで、乳剤の厚さは、パターン形成用マスク６０の総厚から金属メッシュ６２Ａの厚み（紗厚）を引いた値である。本実施例では、高硬度の乳剤６１Ａは乳剤硬度を１００Ｎ／ｍｍ^２とし、乳剤の厚さを５０μｍとした。

導体配線を形成するペースト中には、導体材料の銀粒子と有機バインダ成分および有機溶剤が混合されている。パターン形成後の乾燥工程で、有機溶剤が飛散し、体積が減少する。また、ペーストによっては、高温で焼成するものもあり、その場合には、有機バインダも消失し、体積が減少することになる。

所望の配線抵抗を得るためには、導体材料の固有抵抗を低くする必要があるが、それ以外に導体配線の断面積を増加する必要がある。また、配線幅を狭くして、太陽光が照射される面積を広くすることにより、変換効率を高くすることが出来る。

本実施例によれば、低硬度の乳剤６１Ｂが太陽電池セル表面に形成されたテクスチャー（凹凸）に追随することができて、乳剤６１Ｂをテクスチャが形成された太陽電池セル表面に密着させることができたため、ペーストの滲み出しを防止でき、基板９１の表面の有効な太陽光受光面積が広くなり、変換効率を高くすることができた。

さらに、配線のパターン形成回数を増やすと、高精度に位置合わせを行う必要がある。位置ずれを生じると、配線幅が広くなり、変換効率低下の原因となる。そのため、吐出機構部１を一方向に１回だけ移動させることにより行う一回のパターン形成で高アスペクト比の配線を形成する必要があり、パターン形成に使用するパターン形成用マスク６０Ａの乳剤の厚さを厚く設定した。

本実施例によれば、所望の配線抵抗を得るためには、一回のパターン形成で十分であり、複数回重ねてパターン形成するための高精度の位置合わせを行う必要が無いことから、１工程に基板９１を１枚ずつセットしてパターン形成するのではなく、複数枚を同時にパターン形成することが可能になった。この結果、良好な電極配線形成のみではなく、タクト短縮となり、生産性向上につながった。

また、１工程に基板９１を１枚ずつセットしてパターン形成を行う場合であっても、吐出機構部１を一方向に１回だけ移動させることにより行う一回のパターン形成で光アスペクト比のパターンを形成することができるので、従来の毎回位置合わせを行いながら複数回のパターン形成を行う場合に比べてタクトを短縮することができ、生産性を向上させることができる。

本実施例５は、パターン形成用マスクからのペーストの離型性を向上した一例として、太陽電池セル表面の電極配線パターン形成について説明する。パターン形成用マスク６０Ｂ以外は、上記実施例２と同様である。

図１９に、本実施例５で使用するパターン形成用マスク６０Ｂを説明するための局部的な断面の拡大概要図を示す。

パターン形成用マスク６０Ｂは、実施例４の場合と同様の方法で形成し、このパターン形成用マスク６０Ｂには、露出している金属メッシュ６２Ｂおよび乳剤（６１Ａ、６１Ｂ）の表面に、本発明で実施例１乃至４において説明した１対の吐出部１０１Ｒ及び１０１Ｌの表面に、撥液性が高い炭化水素膜（６１Ｃおよび６２Ｃ）を形成し、ペースト４６の離型性を向上させた。

このパターン形成用マスク６０Ｂを用いて図１に示したパターン形成装置１００で基板９１にペースト４６のパターンを形成した結果、基板９１の上部には高アスペクト比のペーストパターン４６２が転写され、パターン形成用マスク６０Ｂの乳剤開口部６４３Ｂの内部にはペーストが残留しなかった。パターン形成用マスク６０Ｂの金属メッシュ６２Ｂおよび乳剤（６１Ａ、６１Ｂ）の露出部に撥液性が高い炭化水素膜（６１Ｃおよび６２Ｃ）を付与したことにより、ペースト４６の金属メッシュ６２Ｂおよび乳剤（６１Ａ、６１Ｂ）からの離型性が向上したためと考えられる。

本実施例によれば、低硬度の乳剤６１Ｂが太陽電池セル表面に形成されたテクスチャー（凹凸）に追随することができて、乳剤６１Ｂをテクスチャが形成された太陽電池セル表面に密着させることができたため、ペーストの滲み出しを防止でき、基板９１の表面の有効な太陽光受光面積が広くなり、変換効率を高くすることができた。

乳剤（６１Ａ、６１Ｂ）で形成されたグリッド電極配線開口部６４３Ｂのアスペクト比（乳剤厚／開口幅）が大きいにも関わらず、乳剤（６１Ａ、６１Ｂ）の開口部６４３Ｂに充填されたペースト４６を基板９１の上部に完全に転写することが出来、基板９１の上部に高アスペクト比のペーストパターンを転写することができた。乳剤開口部６４３Ｂの内部にはペーストが残留しなかった。これは、パターン形成用マスク６０Ｂの金属メッシュ６２Ｂおよび乳剤（６１Ａ、６１Ｂ）の露出部に炭化水素膜６１Ｃ６２Ｃを形成して撥液性を付与したことにより、ペースト４６の金属メッシュ６２Ｂおよび乳剤（６１Ａ、６１Ｂ）からの離型性が向上したためと考えられる。

本実施例によれば、所望の配線抵抗を得るためには、一回のパターン形成で十分であり、複数回重ねてパターン形成するための高精度の位置合わせを行う必要が無いことから、１工程に基板９１を１枚ずつセットしてパターン形成するのではなく、複数枚を同時にパターン形成することが可能になった。この結果、良好な電極配線形成のみではなく、タクト短縮となり、生産性向上につながった。

また、１工程に基板９１を１枚ずつセットしてパターン形成を行う場合であっても、吐出機構部１を一方向に１回だけ移動させることにより行う一回のパターン形成で光アスペクト比のパターンを形成することができるので、従来の毎回位置合わせを行いながら複数回のパターン形成を行う場合に比べてタクトを短縮することができ、生産性を向上させることができる。

実施例６に係る吐出機構ユニット１１２０および吸着機構ユニット１１４０を搭載する非接触パターン形成装置１０００の構成を、図２０を用いて説明する。図２０は本実施例６の吐出機構ユニット１１２０および吸着機構ユニット１１４０を搭載した非接触パターン形成装置１０００の正面図である。図２０は簡略化のために、吐出機構ユニット１１２０先端の吐出部１００１、吸着機構ユニット１１４０先端の吸着部１４０１の詳細な構成、及び装置の架台や側壁、支柱、支持部材などの表示を省略している。

非接触パターン形成装置１０００は、パターン形成用マスク部１１１０、被パターン形成物支持テーブル部１０２３、吐出機構ユニット１１２０、吐出機構ユニット駆動機構部１１３０、ペースト加圧機構１００２、ペースト導入路１００３、ペースト貯蔵槽１００４、吸着機構ユニット１１４０、吸着用引圧機構１４０２、引圧導入路１４０３、エアー吸引機構１４０４および制御部１０２１を備えている。

パターン形成用マスク部１１１０は、被パターン形成物（例えばプリント配線基板）１００６の所望の回路パターンに対応して穿設されたパターン開口部が設けられたパターン形成用マスク１０１１と、パターン形成用マスク１０１１を囲むテンションメッシュで緊張状態を保持した平面視矩形状の版枠１０２２と、この版枠１０２２を支持する支持部材１１１１とを備えて構成されている。

被パターン形成物支持テーブル部１０２３は、被パターン形成物１００６を載置するテーブル１２３１、テーブル１２３１に載置された被パターン形成物１００６を固定するチャック部１２３２、テーブル１２３１を上下に駆動する上下駆動部１２３３を備えている。

吐出機構ユニット１１２０は、吐出機構部１００１、吐出機構部ヘッド１０１５、エアシリンダ１０２４を備えている。また、吸着機構ユニット１１４０は、吸着機構部１４０１、吸着機構部ヘッド１４１６を備えている。

エアシリンダ１０２４は支持部材１０２５に固定されており、エアシリンダ１０２４と接続している吐出機構ユニット１１２０を上下に駆動する。また、支持部材１０２５は、駆動軸１０２７と係合している軸受け部１０２６で支持されている。駆動軸１０２７はボールねじで構成され、モータ１０３０で回転駆動されることにより駆動軸１０２７と係合している軸受け部１０２６がガイド軸１０２８に沿って図の左右方向に移動し、支持部材１０２５に固定された吐出機構ユニット１１２０もガイド軸１０２８に沿って図の左右方向に移動する。駆動軸１０２７とガイド軸１０２８とは、固定板１０２９で支持されている。また、吸着機構ユニット１１４０は、吐出機構ユニット１１２０の駆動方向の前後に配置され、吐出機構ユニット１１２０の動きに連動して移動する。

吸着機構ユニット１１４０の吸着面は、吐出機構ユニット１１２０より上部に設置される。吸着機構ユニット１１４０は、パターン形成用マスク１０１１を被パターン形成物１００６に接触しないような位置に保持する役目がある。ここでは図示していないが、被パターン形成物１００６をテーブル１２３１に載置する際に、被パターン形成物１００６の厚さを検知し、被パターン形成物１００６の最大厚さより高い位置にパターン形成用マスク１０１１を保持にしている。

制御部１０２１は、非接触パターン形成装置１０００の各部の動作を制御する。まず、制御部１０２１からの制御信号でエアシリンダ１０２４を駆動するエアシリンダ駆動部１０３１を制御することにより、エアシリンダ１０２４を駆動する。また制御部１０２１からの制御信号により、モータ１０３０のドライバ部１０３２を制御してモータ１０３０を正逆方向に回転させる。更に、制御部１０２１からの制御信号により、被パターン形成物支持テーブル部１０２３のチャック部１２３２を駆動するチャック駆動部１０３４を制御してテーブル１２３１に載置された被パターン形成物１００６を固定するチャック部１２３２の開閉動作を行わせる。更にまた、制御部１０２１からの制御信号により被パターン形成物支持テーブル部１０２３の上下駆動部１２３３を駆動するテーブル駆動部１０３３を制御して、テーブル１２３１を上下に移動させる。

以上の構成を備えた非接触パターン形成装置の動作については、吸着機構ユニット１１４０を設置している以外は、上記実施例１と同様の方法で行った。

吐出機構部１００１の先端の吐出部１１０１の構成は、基本的に上記実施例１で説明した図３Ａに示した構成と同様である。本実施例６に係る吐出機構部１００１の先端の吐出部１１０１の構造を図２１および図２２に示す。

図２１は、吐出機構ユニット１１２０と吸着機構ユニット１１４０とが独立して設置されている場合で、吐出機構ユニット１１２０に併せて、独自に吐出機構ユニット１１２０駆動方向の前後に設置されたそれぞれの吸着機構ユニット１１４０の高さ、位置等を設定可能である。

図２２は、吐出機構ユニット１１２０と吸着機構ユニット１１４０とが一体化して設置されている場合で、吐出機構ユニット１１２０と連動して吸着機構ユニット１１４０の高さ、位置等が固定されている。

上記実施例１で説明したように、吐出機構部１００１先端の吐出部１１０１は、ポリウレタン樹脂１１２１とステンレス製補強材１１２２からなり、その表面の一部（おもにペーストと接触する部分）には撥液性の膜１１２３が形成されている。また、吐出機構部１００１の先端の吐出部１１０１には、実施例１で図４Ａ及び図４Ｂを用いて説明したような、ペースト１００９を内部でローリングさせて出口(入口)でパターン形成用マスク１０１１の側に押し付けるような力を生成するような特徴を持つ円弧状の凹形状部１００８が形成されている。
吐出部１１０１のポリウレタン樹脂１１２１とステンレス製補強材１１２２とは、固定部材１１２４で吐出機構部１００１に固定されている。

本実施例６においては上記実施例１と同様に、吐出機構部１００１に左右１対の吐出部１１０１を装着しているので、吐出機構部１００１を一方向に１回移動させるだけで、左右１対の吐出部１１０１の間に供給したペースト１００９をパターン形成用マスク表面１０１１に塗布し、何れか１方の吐出部１１０１でパターン形成用マスク１０１１の開口パターン部１０１２にペースト１００９を充填し、被パターン形成物１００６にパターンを形成することが出来る。また、本実施例６における吐出機構部１００１の先端の吐出部１１０１の製造方法は上記実施例１で説明した内容と同様である。

本実施例では、吐出機構ユニット１１２０の駆動方向前後に吸着機構ユニット１１４０が配設されていることが特徴である。吐出機構部１００１先端の吐出部１１０１からペースト１００９が吐出されると、その吐出力でパターン形成用マスク１０１１が被パターン形成物１００６側に押され、非接触の状態にセットしても接触する可能性がある。そこで、吸着部１４０１に設けた穴部１４１３の先端から引圧(負圧)によりパターン形成用マスク１０１１を吸引してパターン形成用マスク１０１１が被パターン形成物１００６側に下がるのを防止する。吐出機構部１００１先端の吐出部１１０１からペースト１００９が吐出力を相殺するレベルの吸引力が必要である。

また、吐出機構ユニット１１２０の駆動方向前後に吸着機構ユニット１１４０を配設することにより、確実にパターン形成用マスク１０１１と被パターン形成物１００６とが非接触に保つことができた。吸着部１４０１に設けた穴部１４１３による吸引力は、パターン形成用マスク１０１１に使用するメッシュ１０６２の強度（パターン形成用マスク１０１１のテンションに関わる）や吐出機構部１００１先端の吐出部１１０１からペースト１００９が吐出力により調整する必要がある。

パターン形成用マスク１０１１としては、上記実施例５で使用したものと同様と同様の方法で形成し、このパターン形成用マスク１０１１には、露出している金属メッシュ１０６２および乳剤１０６１の表面に撥液性が高い炭化水素膜１０６３を形成し、パターン形成用マスク１０１１の開口部から被パターン形成物１００６へのペースト１００９の離型性を向上させた。

上記実施例１乃至５では、パターン形成用マスク１０１１と被パターン形成物１００６とが接触するため、乳剤の厚みにより転写されたペーストパターンの形状に影響を及ぼす。本実施例６では、パターン形成用マスク１０１１と被パターン形成物１００６とが非接触なため、乳剤の厚みに依存せず、ペースト１００９の吐出圧、吐出機構の駆動速度などでペーストパターン形状を制御することが可能である。

また、上記に説明した実施例１乃至５において説明した場合と同様に、本実施例においても１対の吐出部１１０１の表面に、撥液性が高い炭化水素膜１１２３を形成し、ペースト１００９のローリング性を向上させ、パターン形成用マスク１０１１の開口部への充填性を向上させた。

さらに、吸着部１４０１の先端には、吐出部１１０１と同様にポリウレタン樹脂１４１１を形成し、その表面に撥液性が高い炭化水素膜１４１２を形成し、パターン形成用マスク１０１１の上側表面との摩擦性を低減させた。

導体配線を形成するペースト中には、導体材料の銀粒子と有機バインダ成分および有機溶剤が混合されている。パターン形成後の乾燥工程で、有機溶剤が飛散し、体積が減少する。また、ペーストによっては、高温で焼成するものもあり、その場合には、有機バインダも消失し、体積が減少することになる。

所望の配線抵抗を得るためには、導体材料の固有抵抗を低くする必要があるが、それ以外に導体配線の断面積を増加する必要がある。また、配線幅を狭くして、太陽光が照射される面積を広くすることにより、変換効率を高くすることが出来る。

本実施例によれば、太陽電池セル用ウェハ１０４１の厚さばらつきに追髄し、太陽電池セル用ウェハ１０４１の表面に形成されたテクスチャー（凹凸）１０４２に追随することができたため、ペースト１００９をパターン形成用マスク１０１１の開口部から被接触で太陽電池セル用ウェハ１０４１の表面にペーストパターン１４６２を形成することができた。パターン形成用マスク１０１１と被パターン形成物１００６とが非接触なため、パターン形成用マスク１０１１の裏面へのペースト１００９裏周りが無く、太陽電池セル用ウェハ１０４１の表面のペーストパターン１４６２幅方向の滲み出しを防止できた。そのため、太陽電池セル用ウェハ１０４１の表面の有効な太陽光受光面積が広くなり、変換効率を高くすることができた。

本実施例によれば、所望の配線抵抗を得るためには、一回のパターン形成で十分であり、複数回重ねてパターン形成するための高精度の位置合わせを行う必要が無いことから、１工程に太陽電池セル用ウェハ１０４１を１枚ずつセットしてパターン形成するのではなく、複数枚を同時にパターン形成することが可能になった。この結果、良好な電極配線形成のみではなく、タクト短縮となり、生産性向上につながった。

パターン形成用マスク１０１１の乳剤開口部の露出している金属メッシュ１０６２および乳剤１０６１の表面に撥液性が高い炭化水素膜１０６３を形成していることから、パターン形成用マスク１０１１の乳剤開口部の内部にはペーストが残留しなかった。これは、パターン形成用マスク１０１１の金属メッシュ１０６２および乳剤１０６１の露出部に炭化水素膜１０６３を形成して撥液性を付与したことにより、ペースト１００９の金属メッシュ１０６２および乳剤１０６１からの離型性が向上したためと考えられる。

図２１及び図２２に示した構成において、１対のポリウレタン樹脂１１２１は互いに平行で被パターン形成物１００６に対して垂直に取り付けられているが、実施例１乃至５に示したように、被パターン形成物１００６に対して斜めに取り付けてもよい。また、実施例１乃至５に示した吐出部１０１を本実施例のように互いに平行で被パターン形成物６に対して垂直に取り付けてもよい。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

１・・・吐出機構部 ２・・・ペースト加圧機構 ３・・・ペースト流路 ５・・・パターン形成用マスク表面 ６・・・被パターン形成物 ８・・・吐出機構部先端の円弧状の凹形状部 ９・・・ペースト １１・・・パターン形成用マスク ２１・・・制御盤 ２２・・・版枠 ２３・・・被パターン形成物支持テーブル部 １００・・・パターン形成装置 １０１・・・吐出機構部先端の吐出部 １０２・・・ポリウレタン樹脂 １０３・・・撥液性の膜 １１０・・・パターン形成用マスク部 １２０・・・吐出機構部 １３０・・・吐出機構部駆動機構部 ４０・・・太陽電池セル ４１・・・ウェハ ４３・・・グリッド電極 ５０、６０・・・パターン形成用マスク ５１、６１・・・乳剤 ５２、６２・・・メッシュ ５５・・・メタルマスク １００１・・・吐出機構部 １００２・・・ペースト加圧機構 １００３・・・ペースト流路 １００６・・・被パターン形成物 １００９・・・ペースト １０１１・・・パターン形成用マスク １０２１・・・制御盤 １０２２・・・版枠 １０２３・・・被パターン形成物支持テーブル部 １０００・・・非接触パターン形成装置 １１０１・・・吐出機構部先端の吐出部 １１０２・・・ポリウレタン樹脂 １１０３・・・撥液性の膜 １４０１・・・吸着機構部先端の吐出部 １４１１・・・ポリウレタン樹脂 １４１２・・・撥液性の膜 １１１０・・・パターン形成用マスク部 １１２０・・・吐出機構部 １１３０・・・吐出機構部駆動機構部 １１４０・・・吸着機構部 １０４１・・・太陽電池セル用ウェハ １０４２・・・テクスチャー １０６１・・・乳剤 １０６２・・・メッシュ

Claims (14)

1. パターン形成用のマスクを保持するマスク保持部と、
   パターン形成する試料を載置して該試料を上下に移動させて前記マスク保持部に保持されている前記マスクに接近・後退させるテーブル部と、
   前記マスクを介して前記テーブル部に載置された試料にペーストのパターンを形成する吐出機構を備えたペースト吐出部と、
   該ペースト吐出部の吐出機構を前記マスクに沿って往復移動させる吐出機構駆動部とを備えたパターン形成装置であって、
   前記ペースト吐出手段は前記吐出機構を１対備え、該１対の吐出機構は対向して装着され、該対向して装着された１対の吐出機構のうちパターン形成に寄与する側の吐出機構には、該１対の吐出機構を前記マスクに押し当てたときに前記マスクと接触する位置よりもパターン形成時の移動方向に対して前方に凹部が形成されており、該凹部は、該凹部の前記マスクと接触する側の端部と反対の側の端部が前記マスクの側に突き出して且つ前記マスクとの間に隙間が開くように形成されており、更に前記ペースト吐出手段は、前記１対の吐出機構の間に前記ペーストを供給するペースト供給機構を備えることを特徴とするパターン形成装置。
2. 前記ペースト吐出部の前記１対の吐出機構のそれぞれは、少なくとも前記凹部を含む該吐出機構の先端部の表面が撥液性を有していることを特徴とする請求項１記載のパターン形成装置。
3. 前記吐出機構の先端部の凹部は、前記パターン形成時に前記吐出機構が前記マスクに押し当てられた状態で、前記吐出機構駆動部で駆動されたときに前記ペーストが前記凹部の内部でローリングするような空間を前記マスクとの間に形成することを特徴とする請求項１記載のパターン形成装置。
4. マスク吸引手段を更に有し、該マスク吸引手段は、前記ペースト吐出部の前記１対の吐出機構を前記マスクに押し当てたときに前記マスクを前記ペースト吐出部の側に吸引することを特徴とする請求項１記載のパターン形成装置。
5. 前記マスク吸引手段を前記ペースト吐出部の前記１対の吐出機構の前後に１対配置したことを特徴とする請求項４記載のパターン形成装置。
6. 前記吐出機構は、導電性を有する材料と、ウレタンを主成分とする樹脂とを含んで形成されていることを特徴とする請求項１記載のパターン形成装置。
7. パターン形成用のマスクにパターン形成する試料を密着又は近接させ、
   前記マスクに１対の吐出機構を押し付けた状態で該１対の吐出機構の間の前記マスク上にペーストを加圧して供給しながら該１対の吐出機構を前記マスクに対して一方向に移動させ、
   該１対の吐出機構の一方向への移動が終了した状態で前記試料を前記マスクから引き剥がすことにより前記マスクに形成されたパターンを前記試料に転写して前記試料上にペーストによるパターンを形成するパターン形成方法であって、
   前記ペーストが塗布されたマスクに前記１対の吐出機構を押し付けながら該１対の吐出機構を一方向に移動させることにより、前記１対の吐出機構のうち前記一方向へ移動するときの後方の側の吐出機構の前記マスクに押し付けられる面に形成された凹部と前記マスクとで形成される空間に前記供給されたペーストを溜め込みながら前記マスクに形成されたパターンを前記試料上に転写して前記ペーストによるパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。
8. 前記吐出機構の前記マスクに押し付けられる面に形成された凹部は撥液性の膜で被服されており、該撥液性の膜で被服された凹部と前記マスクとで形成される空間に溜め込んだペーストを該凹部と前記マスクとで形成される空間の内部で前記凹部の表面を被覆する撥液性の膜に沿ってローリングさせながらパターン形成することを特徴とする請求項７記載のパターン形成方法。
9. 前記マスクとして、金属板で形成されたマスク又は金属メッシュで形成されたマスクの何れかを用いることを特徴とする請求項７記載のパターン形成方法。
10. 前記マスクとして、金属メッシュに乳剤を付着させて形成して表面を撥液性の膜で被覆したマスクを用いることを特徴とする請求項８記載のパターン形成方法。
11. 前記ペーストが塗布されたマスクに吐出機構を押し付けながら該吐出機構を一方向に移動させて該吐出機構に形成された前記表面が撥液性を有する凹部と前記マスクとで形成される空間にペーストを溜め込みながらパターン形成することにより、前記試料に形成されたスルーホールの内部に前記ペーストを充填させると共に、前記試料の表面に前記ペーストによるパターンを形成することを特徴とする請求項８記載のパターン形成方法。
12. 前記ペーストが塗布されたマスクに前記１対の吐出機構を押し付けながら該１対の吐出機構を一方向に移動させることにより前記マスクに形成されたパターンを前記試料上に転写して前記ペーストによるパターンを形成する工程において、前記１対の吐出機構を前記マスクに押し当てたときに前記１対の吐出機構の前記移動の方向の前後において前記マスクを前記吐出機構の側に吸引しながら前記マスクに形成されたパターンを前記試料上に転写して前記ペーストによるパターンを形成することを特徴とする請求項７記載のパターン形成方法。
13. 前記試料は太陽電池セルであり、前記ペーストを加圧して供給しながら前記１対の吐出機構を前記マスクに対して一方向に移動させることにより、前記マスクに形成された前記太陽電池セルのグリッド電極配線パターンとバス電極配線パターンとを前記太陽電池セルの表面に転写することを特徴とする請求項７乃至１２の何れかに記載のパターン形成方法。
14. 前記試料はバックコンタクト型太陽電池セルであり、前記ペーストを加圧して供給しながら前記１対の吐出機構を前記マスクに対して一方向に移動させることにより、前記マスクに形成されたパターンを前記太陽電池セルの裏面に転写して前記バックコンタクト型太陽電池セルの裏面に前記ペーストによる電極配線パターンを形成すると共に、前記バックコンタクト型太陽電池セルの裏面と表面とを接続する貫通穴の内部に前記ペーストを充填することを特徴とする請求項７乃至１２の何れかに記載のパターン形成方法。

Images