太陽電池基板用の非接触型エッジコーティング装置およびその利用方法

专利摘要:
非接触型エッジコーティング装置（１００）は、物理的に接触することなく、形状が非円形の太陽電池用基板（１０１）のエッジにコーティング材料を塗布する。当該装置（１００）は、基板（１０１）を保持する回転可能な基板支持部（１１３）を備えるとしてよい。当該装置（１００）はさらに、コーティング材料を受け取って、基板（１０１）が回転させられている間に、いずれの部分も基板のエッジと物理的に接触することなく、当該コーティング材料を基板（１０１）のエッジに塗布する塗布部（１２１）を備えるとしてよい。基板支持部（１１３）は、カム（１１２）に機械的に結合されているとしてよく、カム（１１２）は、塗布部（１２１）に機械的に結合されている従動子（１２３）と接触している。当該装置（１００）ではさまざまなコーティング材料を利用するとしてよく、ホットメルトインクおよびＵＶ硬化性メッキレジスト等が挙げられる。
公开号:JP2011515827A
申请号:JP2010545929
申请日:2009-01-28
公开日:2011-05-19
发明作者:アバス、エマヌエル；パヴァニ、ルカ
申请人:サンパワー コーポレイション；
IPC主号:H01L31-04

专利说明:

[0001] 本発明は概して、太陽電池に関する。具体的には、これに限定されるわけではないが、太陽電池を製造するための設備およびプロセスに関する。]
背景技術

[0002] 太陽電池は、太陽光を電気エネルギーに変換する公知のデバイスである。太陽電池は、半導体プロセス技術を用いて、半導体ウェハ等の太陽電池基板上に製造され得る。太陽電池は、Ｐ型拡散領域およびＮ型拡散領域を有し、両者の間に接合が形成されている。太陽電池に太陽光が当たると、電子および正孔が形成されて両拡散領域に移動するので、拡散領域間に電圧差が発生する。裏面接触型太陽電池では、拡散領域および当該拡散領域に結合されている金属コンタクトが共に、太陽電池の裏面に配置されている。金属コンタクトを設けることによって、外部電気回路と太陽電池とを結合することが出来ると共に、外部電気回路に太陽電池から電力を供給することができるようになる。]
[0003] 太陽電池基板のエッジには、電気的絶縁と、基板周縁への金属堆積または金属成長を防ぐこととを目的として、誘電体がコーティングされる場合がある。従来のコーティング材料塗布方法では、基板のエッジにローラを当接させる。ローラには、基板のエッジに対して押し付けられる面を有する溝がある。溝に与えられたコーティング材料は、ローラおよび基板を回転させると、基板のエッジに塗布される。コーティング材料は、別の処理工程で大型の乾燥オーブンで硬化させる必要があるサーマルインクを含むとしてよい。このため、サーマルインクを用いると、関連して必要となるオーブンのコストが高く、フットプリントが大きいので、比較的大規模な設備投資が必要となる。また、サーマルオーブンを利用する場合、その前の処理工程でウェハ表面に堆積させられた材料は、オーブン内の温度に接することで、影響を受ける可能性がある。従来のエッジコーティング方法に関する問題は他にも、塗布部が機械的に直接接触することによって基板に応力が与えられることや、サーマルインクを用いたプロセスによるエッジコーティング効果の信頼性が低いことが挙げられる。]
課題を解決するための手段

[0004] 非接触型エッジコーティング装置は、物理的に接触することなく、非円形の太陽電池基板のエッジにコーティング材料を塗布する。当該装置は、基板を保持する回転可能な基板支持部を備えるとしてよい。当該装置はさらに、コーティング材料を受け取る塗布部を備えるとしてよく、当該塗布部は、基板を回転させている間に、どの部分も基板のエッジに物理的に接触することなく、当該コーティング材料を基板のエッジに塗布する。基板支持部は、カムに機械的に結合されているとしてよく、当該カムは、塗布部に機械的に結合されている従動子と接触している。当該装置では、さまざまなコーティング材料を利用するとしてよく、そのようなコーティング材料には、ホットメルトインクおよびＵＶ硬化性メッキレジストが含まれる。]
[0005] 上記およびその他の本発明の特徴は、本開示内容を全て参照することによって当業者に容易に明らかになるであろう。本開示内容は、添付図面および請求項を含む。]
図面の簡単な説明

[0006] 本発明の実施形態に係る、太陽電池用非接触型エッジコーティングシステムを示す斜視図である。
図１に示す非接触型エッジコーティングシステムを示す側面図である。
図１に示す非接触型エッジコーティングシステムを示す側面図である。
図１に示す非接触型エッジコーティングシステムの一部を示す斜視図である。
図１に示す非接触型エッジコーティングシステムの一部を示す側面図である。
本発明の実施形態に係る、エッジコーティング処理中の太陽電池基板に対するローラを相対的に示す概略側面図である。
本発明の実施形態に係る、エッジコーティング処理中の太陽電池基板に対するローラを相対的に示す概略上面図である。
本発明の実施形態で利用され得る従来の空気バネの動作原理を示す概略図である。
本発明の実施形態で利用され得る従来の空気バネの動作原理を示す概略図である。
本発明の実施形態に係るコーティング材料供給システムを示す斜視図である。
本発明の別の実施形態に係る太陽電池用の非接触型エッジコーティングシステムを示す図である。
図８の非接触型エッジコーティングシステムを示す側面図である。
図８の非接触型エッジコーティングシステムを示す上面図である。
図８の非接触型エッジコーティングシステムの一部を示す斜視図である。
図８の非接触型エッジコーティングシステムの一部を示す側面図である。
本発明の実施形態に係る、図８の非接触型エッジコーティングシステムの制御システムを示す概略図である。
本発明の実施形態に係るエッジコーティング処理中の、軸に沿ったローラの移動を示す概略図である。
本発明の実施形態に係るエッジコーティング処理中の、軸に沿ったローラの移動を示す概略図である。
本発明の実施形態に係るエッジコーティング処理中の、軸に沿ったローラの移動を示す概略図である。
本発明の実施形態に係るエッジコーティング処理中の、軸に沿ったローラの移動を示す概略図である。
本発明の実施形態に係る太陽電池基板のエッジをコーティングする方法を示すフローチャートである。] 図１ 図８
[0007] 複数の異なる図面にわたって同一の参照符号を使用する場合、同一または同様の構成要素を指し示すものとする。]
実施例

[0008] 本開示では、装置、構成要素、および方法の例など、具体的且つ詳細な説明を多用して、本発明の実施形態を完全に理解できるようにする。しかし、当業者であれば、そのような具体的且つ詳細な説明の一部がなくとも本発明を実施し得ることに想到するであろう。また、公知の詳細な内容については、本発明の側面をあいまいにすることを避けるべく、図示および記載を省略する。]
[0009] 図１は、本発明の実施形態に係る、太陽電池基板用非接触型エッジコーティングシステム１００を示す斜視図である。以下の説明でより明らかになるが、システム１００は特に、太陽電池基板のエッジをコーティングするべく構成されている。尚、太陽電池基板の形状は通常、非円形である。太陽電池基板を回転させた場合に非円形の形状が描く軌道は、塗布部に基板のエッジを追従させることがかなり困難なものである。従来の太陽電池基板エッジコーティング方法では、コーティング材料を供給するローラをエッジに物理的に接触させることで、この問題を回避していた。] 図１
[0010] 図１に示す例では、システム１００は、搬送部１１０、塗布システム１２０、および視認システム１６０を備える。塗布システム１２０にコーティング材料を供給するコーティング材料供給システムは、図示の便宜上、図１には示していない。システム１００と共に利用可能な材料供給システムの一例は、図７を参照しつつ後述する。本発明の利点を損なうことなく、その他の材料供給システムを利用することも可能である。] 図１ 図７
[0011] 搬送部１１０は、事前位置合わせステーション１６３（図２を参照のこと）と、塗布システム１２０が基板１０１のエッジをコーティングすることができる位置との間で、非円形の太陽電池基板１０１を移動させるハンドリング機構を有するとしてよい。尚、基板１０１は、一実施形態において、略正方形状を持つ（ｐｓｅｕｄｏ−ｓｑｕａｒｅ）半導体ウェハを含む。図１の例では、搬送部１１０は、市販の多軸ロボットを有する。] 図１ 図２
[0012] 搬送部１１０の端部には、基板１０１を保持するチャック１１３として設けられている基板支持部と、カム１１２とが配設されている。カム１１２は、基板１０１と形状が同じであるとしてもよいが、寸法は異なる（例えば、基板１０１よりも小さい）としてよい。チャック１１３は、真空力またはその他の手段で基板１０１を保持するとしてよい。チャック１１３は、例えば、硬化ステンレス鋼を含むとしてよい。搬送部１１０は、エッジコーティング処理において、塗布システム１２０の従動子１２３と接触するようにカム１１２を位置決めする。]
[0013] 塗布システム１２０は、基板１０１のエッジにコーティング材料を塗布するための機構を有する。塗布システム１２０は、ローラ１２１として設けられているコーティング塗布部と、ローラ１２１を回転させる回転駆動機構１２２と、単一軸に沿って基板１０１に対してローラ１２１を近接および離間させる滑動アセンブリ１２４とを有するとしてよい。]
[0014] 搬送部１１０は、エッジコーティング処理において、図１に示すように、塗布システム１２０に対応するように基板１０１を位置決めする。滑動アセンブリ１２４が上方向に移動すると、従動子１２３を押してカム１１２に接触させる。滑動アセンブリ１２４の空気バネ１２６は、従動子１２３に比較的一定の圧力を加えて、カム１１２に接触させる。搬送部１１０は、基板１０１を回転させて、ローラ１２１から供給されるコーティング材料を基板１０１のエッジにコーティングさせる。駆動機構１２２は、カム１１２と接触しておりカム１１２の形状を追従する従動子１２３を回転させる。ローラ１２１および従動子１２３は、従動子１２３とカム１１２との間の機械的な接触面に応じて空気バネ１２６によってローラ１２１が滑動するように、機械的に結合されている。このため、ローラ１２１は、基板１０１の形状に応じて移動する。基板１０１およびローラ１２１は、互いに同一方向または異なる方向に、インクの種類および特性（例えば、粘度および接着力）に応じて決まる速度で、回転させられるとしてよい。反対方向に回転させる場合、基板１０１の速度およびローラ１２１の速度は通常、それぞれ２５０ｄｅｇ／ｓｅｃおよび１００−３００ＲＰＭである。] 図１
[0015] エッジコーティングシステム１００は、本例ではローラ１２１である塗布部がエッジコーティング処理中に基板１０１のエッジに接触しないという点において、「非接触型」である。実際のところ、図１に示す例において、システム１００のハードウェア構成要素のいずれも、コーティング材料がエッジに塗布されている間、基板１０１のエッジに接触しない。基板１０１は、基板１０１のエッジに物理的に接触することなく、エッジコーティング材料を与えられる溝１２５（図４Ａおよび図４Ｂを参照のこと）としてローラ１２１に設けられている凹部内に配置されている。コーティング材料は、溝１２５に塗布され（図４Ａに示す供給管４１１を参照のこと）、溝１２５内にエッジを位置させることによって基板１０１のエッジに移される。搬送部１１０によって基板１０１を回転させることによって、基板１０１の周縁エッジの全周にわたって塗布することができる。] 図１ 図４Ａ 図４Ｂ
[0016] 視認システム１６０は、ステーション１６３から基板１０１を取るべく、搬送部１１０にチャック１１３を正しく位置決めさせる。視認システム１６０は、カメラ１６２と、ステーション１６３と、照明器具１６４とを有するとしてよい。コンピュータシステム１６１は、視認システム１６０、塗布システム１２０、および搬送部１１０を備えるシステム１００の動作を制御する。図１に示した構成要素の一部は、明瞭に説明するべく、図２および図３にも図示している。] 図１ 図２ 図３
[0017] 図２を参照しつつ説明すると、基板１０１は、製造担当者によって手動で、または、自動ハンドリングシステム（不図示）によって、ステーション１６３に配置される。ステーション１６３は、容易に位置を特定できるように、搬送部１１０と相対的に一定の座標に設けられている。また、ステーション１６３は、基板１０１を搬送部１１０に対して相対的に事前に位置合わせできるような形状を持つので、基板１０１の取り出しおよびチャック１１３およびカム１１２に対する位置合わせが容易になる。視認システム１６０は、ステーション１６３内の基板１０１の画像を撮像して、画像を分析して基板表面の中心を探し、基板１０１の向きを決める。コンピュータ１６１は、制御ソフトウェアを用いて、視認システム１６０からの情報に基づき、搬送部１１０に、基板１０１の表面領域の中心とチャック１１３の表面領域の中心とが一致するように、基板１０１の位置を特定させ、取り出しをさせる。搬送部１１０は、基板１０１の位置を特定してチャック１１３に対して相対的に位置合わせした後、図２に示すように基板１０１を取って、図３に示すように塗布システム１２０によるエッジコーティング処理のために位置決めする。搬送部１１０は、エッジコーティング処理の後、基板１０１をステーション１６３に戻す。視認システム１６０は、本発明の利点を損なうことなく、市販の構成要素を用いて実施するとしてよい。] 図２ 図３
[0018] 図４Ａは、エッジコーティング処理における基板１０１およびローラ１２１の相対的な関係を示す斜視図である。コーティング材料は、供給管４１１を介して、ローラ１２１の溝１２５へと供給される。供給管４１１は、可撓性の供給管１４１を介して、材料供給タンク（図７の参照番号１４２を参照のこと）からコーティング材料を受け取る。駆動機構１２２は、コーティング材料が溝１２５に供給されている間、カム１２３およびローラ１２１を回転させる。基板１０１は、カム１１２に機械的に結合されているチャック１１３によって保持されている。エッジコーティング処理中、搬送部１１０の回転駆動部１３１がカム１１２を回転させるので、基板１０１も回転させられる。基板１０１のエッジは、溝１２５内に配置されて、コーティング材料が塗布される。余分なコーティング材料は、ドクターブレード（不図示）によって除去される。基板１０１の中心は、エッジコーティング処理中は、比較的一定の位置にある。回転駆動部１３１は、チャック１１３および基板１０１と共に、カム１１２を回転させる。空気バネ１２６（図３を参照のこと）は、ローラ１２１が基板１０１の形状に追従するように、従動子１２３を押してカム１１２に追従させる。] 図３ 図４Ａ 図７
[0019] 図４Ｂは、エッジコーティング処理における基板１０１およびローラ１２１の相対的な関係を示す側面図である。尚、基板１０１のエッジは、エッジコーティング処理中において、ローラ１２１に物理的に接触していない。基板１０１のエッジは、溝１２５に挿入されている。カム１１２の形状は基板１０１と同様または同一であり、従動子１２３がカム１１２と機械的に接触しているので、ローラ１２１は、物理的に接触することなく、基板１０１のエッジにコーティング材料を塗布することができる。] 図４Ｂ
[0020] 図５Ａおよび図５Ｂは、本発明の実施形態に係る、エッジコーティング処理中の基板１０１に対するローラ１２１を相対的に示す概略側面図および概略上面図である。図５Ｂには、滑動アセンブリ１２４の空気バネ１２６が従動子１２３に対して比較的一定の力を加えているので、従動子１２３はカム１１２の形状を追従するように移動する様子が概略的に示されている。基板１０１のエッジは、溝１２５の表面またはローラ１２１のその他の部分に接触することなく、溝１２５の内部に配置されている。] 図５Ａ 図５Ｂ
[0021] 図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の実施形態で利用される従来の空気バネ１２６の動作原理を示す概略図である。図６Ａおよび図６Ｂに示す例では、空気バネ１２６は圧力Ｐ１を維持するように構成されているので、従動子１２３に加えられる力は、カム１１２の外形に関わらず比較的一定である。負荷圧力ＰＬＯＡＤに等しい圧力Ｐ０は、給気システムを用いて空気バネ１２６に加えられる。当該給気システムは、小さい換気孔５０２を有しており、空気が漏れて漏れ圧力ＰＬＥＡＫが発生する。このように空気が漏れるので、空気バネ１２６の加圧チャンバ５０３に加えられる総圧力は、Ｐ１＝Ｐ０−ＰＬＥＡＫとなる。チャンバ５０３の反対側の空気バネ１２６のチャンバ５０５は、大気圧の状態である。したがって、チャンバ５０５には圧力または抵抗力がかかっていない。ピストン５０４は、従動子１２３と接触している。従動子１２３がカムの平坦部分または中央部分に対して押圧されている場合、空気バネ１２６が従動子１２３に力を加え、図６Ａに示すように従動子１２３が押圧されてカム１１２と接触する。カム１１２の角のエッジが従動子１２３と接触するようにカム１１２が回転している場合、カム１１２は従動子１２３を押し返して、図６Ｂに示すように空気バネ１２６に対して力が加わる。図６Ｂの場合、チャンバ５０３内の空気の体積は減少して、チャンバ５０３内の圧力Ｐ１が増加する。このため、換気孔５０２から空気がいくらか流出していき、チャンバ５０３内の圧力Ｐ１は比較的一定に保たれる。] 図６Ａ 図６Ｂ
[0022] 図７は、本発明の実施形態に係るコーティング材料供給システムを示す斜視図である。図７に示す例では、材料供給システムは、コーティング材料を含む材料供給タンク１４２を有する。タンク１４２から供給されるコーティング材料は、可撓性の供給管１４１を介して供給管４１１に流入する。コーティング材料は、供給管４１１内を流れてローラ１２１に到達し、ローラ１２１によって、物理的に接触することなく、基板１０１のエッジに塗布される。] 図７
[0023] 一実施形態において、非円形の基板１０１は、略正方形状を持つ（例えば、図７に示す基板１０１を参照のこと）半導体ウェハを含む。ウェハの中心がカム表面の中心と一致すると仮定すると、ウェハの丸みを帯びた角部分に塗布されるコーティング材料の幅は、以下の式によって表される。



一方、ウェハのエッジのうち平坦な部分に塗布されるコーティング材料の幅は、以下の式によって表される。] 図７
[0024] ウェハの中心がカム表面の中心と一致しない場合、ウェハのエッジに塗布されるコーティング材料の幅は一般的に、以下の式によって表される。]
[0025] 上述の記載からすると、コーティング幅は、所与のウェハ直径に対してカムの直径、従動子の直径、ローラの直径、およびカムの幅を選択することによって、特定の用途向けに調整することが可能である。]
[0026] 以上から分かるように、非接触型エッジコーティングシステム１００は、本発明の利点を損なうことなく、さまざまなコーティング材料を利用するとしてよい。例えば、エッジコーティングシステム１００は、サーマルインクを利用するとしてよい。しかし、エッジコーティングシステム１００は、大型のオーブンで硬化または乾燥させる必要がないコーティング材料を利用することが好ましい。一実施形態によると、コーティング材料は、ＳｕｎＪｅｔ社製のような、蝋を含むホットメルトインクを含む。ホットメルトインクを利用する場合、タンク１４２および関連して設けられるホース、管状系統、および供給管は、加熱することが好ましい。]
[0027] 別の実施形態では、コーティング材料は、ＵＶ（紫外線）硬化性メッキレジストを含む。ＵＶ硬化性メッキレジストは、集束ビームを供給するＬＥＤ（発光ダイオード）システム、例えば、スポット硬化ＬＥＤまたはリキッドライトガイドに露光することによって硬化させられるとしてよい。スポット硬化ＬＥＤおよびリキッドライトガイドは、例えば、ＵＶ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｓｕｐｐｌｙ，Ｉｎｃ社から市販されているものを利用することができる。硬化方法として他に考えられるものは、例えば、Ｆｕｓｉｏｎ ＵＶ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ社またはＤｙｍａｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社から市販されているＵＶランプまたはＵＶ電球を用いるものである。ＵＶ硬化性メッキレジストは、「ＵＶインク」とも呼ばれ、太陽電池用のエッジコーティング材料として多くの利点を持ち、例えば、熱要件が低いので、先行する処理工程で堆積させられたホットメルトが液状化することがなく、特定の領域に限定してＵＶ硬化を集中して行うことができるので、太陽電池の正面側にＵＶ露光を行うことがない。以下の説明でより明らかになるが、ＵＶ硬化性メッキレジストはさらに、必要な硬化設備が小型で、塗布システムへの実装が容易であるという利点を持つ。]
[0028] 図８には、本発明の別の実施形態に係る非接触型エッジコーティングシステム８００を示す。システム８００は、システム１００と同様に、図１の例ではローラ８２１として示す塗布部が非円形の太陽電池基板８０１と物理的に接触することなく、基板８０１にコーティング材料を塗布するように構成されているという点において、非接触型である。しかし、システム８００は、機械的配置ではなく、電子制御手段を用いて、基板に対して相対的に塗布部を位置決めするという点で、システム１００と相違する。] 図１ 図８
[0029] 図８に示す例では、非接触型エッジコーティングシステム８００は、搬送部８１０と、塗布システム８２０と、処理対象物保持アセンブリ８４０と、制御システム９００（図１２を参照のこと）と、事前位置合わせステーション８６３と、硬化部８５１とを備える。塗布システム８２０にコーティング材料を供給するコーティング材料供給システムは、図示の便宜上、図８には示していない。システム８００で利用可能な材料供給システムの一例としては、図７を参照しつつ上述したものが挙げられる。本発明の利点を損なうことなく、その他の材料供給システムを利用するとしてもよい。] 図１２ 図７ 図８
[0030] 搬送部８１０は、事前位置合わせステーション８６３と、基板８０１のエッジを塗布システム８２０がコーティングすることが出来る位置との間で、非円形の太陽電池基板８０１を移動させるためのハンドリング機構を有するとしてよい。基板８０１は、略正方形状を持つ半導体ウェハを含むとしてよい。]
[0031] 図８に示す例では、搬送部８１０は、ピックアンドプレースロボットを有する。搬送部８１０は、ビーム８７３と、エンドエフェクタ８７２を含むアーム８７１とを有するとしてよい。エンドエフェクタ８７２を上下させることによって、基板８０１を取り上げる、または、配置するとしてよい。エンドエフェクタ８７２は、真空力によって基板８０１を保持するとしてよい。] 図８
[0032] 基板８０１は、製造担当者によって手動で、または、自動ハンドリングシステム（不図示）によって、事前位置合わせステーション８６３に配置されるとしてよい。ステーション８６３は、容易に位置を特定できるように、搬送部８１０と相対的に一定の座標に設けられている。また、ステーション８６３は、基板８０１を搬送部８１０に対して相対的に事前に位置合わせできるような形状を持つので、基板８０１の取り出しおよび位置合わせが容易になる。動作を説明すると、搬送部８１０はステーション８６３から基板８０１を取って、塗布システム８２０に向かってビーム８７３に沿って滑動し、基板８０１を保持アセンブリ８４０に載置する。搬送部８１０は、エッジコーティング処理後に、逆方向の動作を実行して基板８０１をステーション８６３に戻す。]
[0033] 保持アセンブリ８４０は、基板８０１を支持および保持するように構成されるとしてよい。保持アセンブリ８４０は、例えば、真空力によって基板８０１を保持するチャック８４３として設けられる基板支持部を有するとしてよい。保持アセンブリ８４０はさらに、チャック８４３および基板８０１を回転させる回転駆動部８４２を、所定位置に有するとしてよい。チャック８４３の中心は、一定の座標にあるとしてよく、エッジコーティング中に変わらない。]
[0034] 塗布システム８２０は、単一軸滑動アセンブリ８２４に載っているローラ８２１として設けられている塗布部を有するとしてよい。ローラ８２１は、基板８０１のエッジが挿入される溝８２５（図１１Ａおよび図１１Ｂを参照のこと）として設けられている凹部を含む。以下の説明でより明らかになるが、滑動アセンブリ８２４は、単一軸に沿ってローラ８２１を移動させて、基板８０１のエッジに物理的に接触することなく、基板８０１のエッジにコーティングを施す。コーティング材料は、溝８２５に塗布され（図１１Ａに示す供給管８１１を参照のこと）、溝８２５内にエッジを位置させることによって基板８０１のエッジに移される。回転駆動部８４２によって基板８０１を回転させることによって、基板８０１の周縁エッジの全周にわたってコーティングを施すことができる。硬化部８５１は、コーティング材料として用いられているＵＶ硬化性メッキレジストを硬化させるスポット硬化ＬＥＤまたはその他の手段を含むとしてよい。本発明の利点を損なうことなく、サーマルインクおよびホットメルトインク等、その他のコーティング材料も用いるとしてよい。] 図１１Ａ 図１１Ｂ
[0035] 制御システム９００は、チャック８４３上にある基板８０１の画像を撮像するカメラ８６２と、カメラ８６２の光源となる照明器具８６４と、カメラ８６２が撮像した画像を処理して、基板８０１のエッジに物理的に接触することなく、基板８０１のエッジにローラ８２１がコーティング材料を塗布するように、基板８０１に対して滑動アセンブリ８２４を近接および離間させるコンピュータ８６１とを有するとしてよい。制御システム９００はさらに、図１２を参照しつつ後述する。] 図１２
[0036] 図９および図１０はそれぞれ、システム８００を示す側面図および上面図である。図９および図１０に参照番号付で示した構成要素は、図８を参照しつつ既に説明している。] 図１０ 図８ 図９
[0037] 図１１Ａおよび図１１Ｂはそれぞれ、エッジコーティング処理における、基板８０１とローラ８２１との相対的な関係を示す斜視図および側面図である。コーティング材料は、供給管４１１を介して、溝８２５へと塗布される。供給管４１１は、可撓性の供給管１４１（図７を参照のこと）を介して、コーティング材料を受け取る。基板８０１のエッジは、溝８２５内にあるコーティング材料を受け取る。チャック８４３は、回転駆動部８４２（図８および図９を参照のこと）によって回転させられて、基板８０１を回転させる。この結果、約１００−３００ＲＰＭおよび２００−３７０ｄｅｇ／ｓｅｃという速度で、ウェハの周縁エッジの全周に渡ってコーティング材料でコーティングすることができる。図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、基板８０１のエッジは溝８２５に挿入されているが、エッジコーティング処理中に、ローラ８２１のいずれの部分にも、また、システム８００のいずれのハードウェア構成要素にも接触していない。] 図１１Ａ 図１１Ｂ 図７ 図８ 図９
[0038] 図１２は、本発明の実施形態に係る非接触型エッジコーティングシステム８００用の制御システム９００を示す概略図である。図１２に示す例では、制御システム９００は、コンピュータ８６１と、カメラ８６２と、駆動モジュール９４２と、データ取得モジュール９４３と、対応するデータ取得制御ソフトウェア９４４とを備える。] 図１２
[0039] データ取得モジュール９４３は、カメラ８６２が撮像した画像を受信して、当該画像をコンピュータ８６１による読み取りおよび処理が可能な形式に変換するとしてよい。駆動モジュール９４２は、滑動アセンブリ９４２およびローラ８２１を単一軸に沿って駆動するための制御信号をコンピュータ８６１から受信するとしてよい。データ取得制御ソフトウェア９４４は、カメラ８６２が撮像した画像を処理して、ローラ８２１を駆動するための対応する制御信号を出力するためのコンピュータ読み取り可能プログラムコードを含むとしてよい。動作を説明すると、制御システム９００は、物理的に接触させることなく基板８０１のエッジにコーティングを施すことために、基板８０１に対してローラ８２１を近接および離間させるためのクローズドループサーボとして動作している。]
[0040] ソフトウェア９４４は、エッジコーティング処理に先立って、基板８０１のエッジ上のポイント（「エッジポイント」）の位置を特定するべく、チャック８４３上にある基板８０１の画像を撮像するように、データ取得モジュール９４３に命令する。エッジコーティング処理中、ソフトウェア９４４は、エッジポイントを追いかけて、対応する制御信号を駆動モジュール９４２に送信して、基板８０１の回転速度を所与として所定のコーティング距離でエッジポイントをローラ８２１が追従するように、滑動アセンブリ８２４を移動させる。このようにして、制御システム９００は、基板８０１の形状が円形でないにも関わらず、ローラ８２１の溝８２５の端面と、基板８０１のエッジとの間にコーティング距離を保つ。]
[0041] 図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃ、および図１３Ｄは、本発明の実施形態に係るエッジコーティング処理中の、単一軸９７１に沿ったローラ８２１の移動を示す概略図である。図１３Ａにおいて、制御システム９００は、エッジコーティングに先立って、基板８０１のエッジポイント１−１６の位置を特定する。この時点において、ローラ８２１の中心は、軸９７１では位置９７４にあり（水平軸上では位置Ｘ０にある）、基板８０１からは離れている。図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃ、および図１３Ｄの例では、基板８０１の中心９７５は、軸９７１に一致する一定の座標にある。] 図１３Ａ 図１３Ｂ 図１３Ｃ 図１３Ｄ
[0042] 図１３Ｂでは、制御システム９００は、基板８０１のエッジにコーティング材料を塗布するべく、ローラ８２１の位置を移動させる。そして、ローラ８２１および基板８０１を同一方向に、本例では反時計回り方向（矢印９５１を参照のこと）に、回転させる。制御システム９００は、基板８０１のエッジポイント１が軸９７１上にある場合には、軸９７１に沿って位置９７６（水平軸上では位置Ｘ１）にローラ８２１の中心を位置決めして、基板のエッジに対してコーティング距離を保つ。一般的に、制御システム９００は、基板８０１を回転させている間、エッジポイント１−１６を追いかける。基板８０１の回転中心である中心９７５の座標が固定されていて、その固定座標およびエッジポイント１−１６の位置を知っていれば、制御システム９００は、基板８０１を回転させている間、計算することで基板８０１のエッジを全周にわたって追いかけ、基板８０１のエッジと相対的にローラ８２１を移動させて、エッジと物理的に接触しないようコーティング距離を維持する。] 図１３Ｂ
[0043] 図１３Ｃは、基板８０１が回転している場合に、制御システム９００が、ローラ８２１の中心を、軸９７１上を位置９７７（水平軸上では位置Ｘ２）へと移動させて、エッジポイント２について距離を空けている様子を示している。このため、エッジポイント２とローラ８２１とを物理的に接触させることなく、ローラ８２１から基板８０１のエッジポイント２へとコーティング材料を塗布することができる。] 図１３Ｃ
[0044] 図１３Ｄは、基板８０１が回転している場合に、制御システム９００が、ローラ８２１の中心を、軸９７１上を位置９７８（水平軸上では位置Ｘ３）へと移動させて、エッジポイント３が軸９７２上に来るようにしている様子を示している。] 図１３Ｄ
[0045] 制御システム９００は常に、基板８０１に対してローラ８２１を近接および離間させるように調整して、基板８０１との間にコーティング距離を維持して、非接触エッジコーティングを実行している。]
[0046] 図１４は、本発明の実施形態に係る太陽電池基板のエッジをコーティングする方法９８０を示すフローチャートである。方法９８０の説明には非接触型エッジコーティングシステム８００の構成要素を用いるが、これは例示を目的とするのみである。本発明の利点を損なうことなく、その他の構成要素を用いるとしてもよい。] 図１４
[0047] 方法９８０は、エッジコーティング処理を開始する前に、基板のエッジ上にあるポイントの位置を特定することが開始される（工程９８１）。例えば、搬送部８１０（図８を参照のこと）が、事前位置合わせステーション８６３から基板８０１を取って、チャック８４３上に基板８０１を載置するとしてよい。データ取得制御ソフトウェア９４４（図１２を参照のこと）は、データ取得モジュール９５３に対して、基板８０１の画像を撮像するように命令するとしてよい。ソフトウェア９４４は、画像に基づき、基板のエッジ上のポイントの位置を特定するとしてよい。] 図１２ 図８
[0048] そして、基板を回転させている間、エッジポイントを追いかける（工程９８２）。例えば、ソフトウェア９４４は、チャック８４３に保持されている基板８０１が回転させられている間、基板８０１の画像を常に受信するとしてよい。基板８０１は、固定回転軸を中心として回転させられており、ソフトウェア９４４には固定回転軸の座標が既知である。ソフトウェア９４４は、エッジポイントを追いかけることによって、基板８０１のエッジの軌道を算出することができるので、ローラ８２１の単一移動軸で基板８０１のエッジがどの程度延伸しているかを算出することができる。このため、ソフトウェア９４４は、ローラ８２１および基板８０１が回転させられている間、ローラ８２１と基板８０１のエッジとの間のコーティング距離を求めることができる。]
[0049] コーティング材料を基板のエッジに塗布する塗布部は、単一軸に沿って、基板のエッジに対してコーティング距離を維持するべく移動させられる（工程９８３）。非接触型エッジコーティングシステム８００を用いて例で説明を続けると、ソフトウェア９４４は、駆動モジュール９４２に制御信号を送信して、ローラ８２１および基板８０１を回転させている間、溝８２５の表面（図１１Ａを参照のこと）と基板８０１のエッジとの間のコーティング距離を保つように、滑動アセンブリ８２４を駆動する。コーティング距離は、基板８０１のエッジをコーティングできるような予め定められた一定の距離であってもよいし、または、所定の範囲内の距離であってもよい。] 図１１Ａ
[0050] 基板のエッジは、基板を回転させつつ、コーティング材料でコーティングされる（工程９８４）。例えば、コーティング材料をローラ８２１の溝８２５に塗布するとしてよい。溝８２５内のコーティング材料は、ローラ８２１および基板８２１が回転させられると、基板８０１のエッジに与えられる。コーティング材料は、サーマルインク、ホットメルトインク、または、好ましくはＵＶ硬化性メッキレジストを含むとしてよい。]
[0051] コーティング材料は、基板が基板支持部上にある間に、硬化されるとしてよい（工程９８５）。これは、例えば、ＵＶ硬化性メッキレジストを利用する場合に利用可能な任意の工程である。この場合、基板８０１がまだチャック８４３上にある間に、硬化部８５１を起動して、基板８０１のエッジにコーティングされたＵＶ硬化性メッキレジストを硬化させる。このようにすることで、基板８０１をチャック８４３に１回搭載すれば、コーティング工程および硬化工程を実行することができるようになる。]
[0052] 搬送部８１０は、エッジコーティング処理後に、チャック８４３から基板８０１を取って、事前位置合わせステーション８６３に基板８０１を戻すとしてよい。]
[0053] 太陽電池基板に対して非接触型エッジコーティング処理を実行するための装置および方法を開示している。本発明の具体的な実施形態を挙げているが、上記の実施形態は本発明を例示するために記載されたに過ぎず本発明を限定するものではないものと理解されたい。本開示内容を参照すれば、当業者には、さらに数多くの実施形態を実施できることが明らかである。]

权利要求:

請求項1
太陽電池基板のエッジをコーティングする装置であって、太陽電池用の非円形の基板を保持する回転可能な基板支持部と、コーティング材料を受け取って、前記基板が回転している間に前記基板のエッジに前記コーティング材料を塗布する塗布部と、を備え、前記塗布部は、前記基板の前記エッジに前記コーティング材料を塗布している間、前記基板の前記エッジに物理的に接触しないように、前記基板の前記エッジからコーティング距離だけ離間された位置にある装置。
請求項2
前記塗布部は、前記コーティング材料でコーティングされるべく前記基板の前記エッジが挿入される溝を持つローラを有する請求項１に記載の装置。
請求項3
前記コーティング材料は、ホットメルトインクを含む請求項１に記載の装置。
請求項4
前記コーティング材料は、ＵＶ硬化性メッキレジストを含む請求項１に記載の装置。
請求項5
前記基板の前記エッジに前記コーティング材料が塗布されている間に前記基板支持部を回転させることによって前記基板を回転させて、前記塗布部に前記基板を与える搬送部をさらに備える請求項１に記載の装置。
請求項6
前記搬送部は、多軸ロボットを有する請求項５に記載の装置。
請求項7
前記塗布部は、前記コーティング材料でコーティングされるべく前記基板の前記エッジが挿入される凹部を有する請求項１に記載の装置。
請求項8
前記基板支持部は、真空力で前記基板を保持するチャックを有する請求項１に記載の装置。
請求項9
前記基板支持部と共に回転するように機械的に結合されているカムと、前記塗布部と共に回転するように機械的に結合されている従動子とをさらに備え、前記従動子は、前記カムに機械的に接触していることによって、前記カムおよび前記従動子が回転させられている間、前記カムの形状に追従する請求項１に記載の装置。
請求項10
太陽電池基板のエッジをコーティングする装置であって、太陽電池用の非円形の基板のエッジが挿入される溝を有するローラと、前記ローラの前記溝にあるコーティング材料で前記基板の前記エッジをコーティングしている間、前記基板を保持する基板支持部と、前記基板と共に回転するべく機械的に結合されており、前記基板の形状を持つカムと、前記ローラと共に回転するべく機械的に結合されている従動子とを備え、前記従動子は、前記コーティング材料が前記基板の前記エッジに塗布されている場合に、前記カムの前記形状に追従するように前記カムと機械的に接触している装置。
請求項11
前記コーティング材料は、ホットメルトインクを含む請求項１０に記載の装置。
請求項12
前記コーティング材料は、ＵＶ硬化性メッキレジストを含む請求項１０に記載の装置。
請求項13
前記基板支持部は、前記コーティング材料が前記基板の前記エッジにコーティングされる第１のステーションと第２のステーションとの間で前記基板を移動させる搬送部に結合されている請求項１０に記載の装置。
請求項14
前記第２のステーションは、事前位置合わせステーションを含む請求項１３に記載の装置。
請求項15
前記搬送部は、多軸ロボットを含む請求項１３に記載の装置。
請求項16
太陽電池用基板のエッジをコーティングする方法であって、太陽電池用の基板を回転させる工程と、塗布部にコーティング材料を供給する工程と、前記基板のエッジを、前記塗布部のいずれの部分とも物理的に接触させることなく、前記塗布部からの前記コーティング材料を前記基板の前記エッジに塗布する工程とを備える方法。
請求項17
前記塗布部は、ローラを含み、前記凹部は、前記ローラの溝を含み、前記コーティング材料を前記基板の前記エッジに塗布するべく前記ローラおよび前記基板を回転させる請求項１６に記載の方法。
請求項18
前記溝の表面と前記基板の前記エッジとの間のコーティング距離は、従動子にカムの形状を追従させることによって維持される請求項１７に記載の方法。
請求項19
前記コーティング材料は、ホットメルトインクを含む請求項１６に記載の方法。
請求項20
前記コーティング材料は、ＵＶ硬化性メッキレジストを含む請求項１６に記載の方法。