(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる基板処理装置であって、
前記基板の被処理面を上に向けて前記基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持される前記基板の被処理面に対して第１のギャップを介して吐出口を下に向け、前記保持部の上方に配置される第１のノズルと、
前記色素を所定の溶媒に溶かした色素溶液を前記第１のノズルに圧送するための色素溶液供給部と、
処理中に前記保持部上の前記基板と前記第１のノズルとの間で前記基板と平行に相対的な移動を行わせる移動機構と
を有し、
処理中に前記第１のノズルの吐出口より前記色素溶液を吐出させ、前記保持部に保持される前記基板の被処理面上で前記色素溶液の流れを形成して、前記色素溶液に含まれる前記色素を前記半導体層に吸着させる、基板処理装置。
【請求項２】
前記移動機構は、静止している前記第１のノズルに対して前記保持部を前記基板と一体に方位角方向で回転運動させる回転機構を有する、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記移動機構は、前記第１のノズルと前記基板との間で所定の方向で直進運動させる直進移動機構を有する、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる基板処理装置であって、
前記基板の被処理面を上に向けて前記基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持される前記基板の被処理面に対して第１のギャップを介して吐出口を下に向け、前記保持部の上方に配置される第１のノズルと、
前記色素を所定の溶媒に溶かした色素溶液を前記第１のノズルに圧送するための色素溶液供給部と
を有し、
前記第１のノズルの吐出口がスリット状に形成され、
処理中に前記第１のノズルの吐出口より前記色素溶液を吐出させ、前記保持部に保持される前記基板の被処理面上で前記スリットの延びる方向と交差する方向に前記色素溶液の流れを形成して、前記色素溶液に含まれる前記色素を前記半導体層に吸着させる、基板処理装置。
【請求項５】
基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる基板処理装置であって、
前記基板の被処理面を上に向けて前記基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持される前記基板の被処理面に対して第１のギャップを介して吐出口を下に向け、前記保持部の上方に配置される第１のノズルと、
前記色素を所定の溶媒に溶かした色素溶液を前記第１のノズルに圧送するための色素溶液供給部と
を有し、
前記第１のノズルの吐出口の周囲または隣には、第２のギャップを介して前記基板の被処理面と対向する案内面が形成されるとともに、前記案内面には凹凸部が形成され、
処理中に前記第１のノズルの吐出口より前記色素溶液を吐出させ、前記保持部に保持される前記基板の被処理面上で前記案内面に沿って前記色素溶液の流れを形成して、前記色素溶液に含まれる前記色素を前記半導体層に吸着させる、基板処理装置。
【請求項６】
前記凹凸部は溝状に形成され、平行または同心状に多数設けられる、請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記凹凸部は、前記第２のギャップの寸法をＳとすると、０．３Ｓ〜１．５Ｓの幅と、０．３Ｓ〜１．５Ｓの深さとを有する、請求項５または請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記凹凸部は、前記第２のギャップの寸法をＳとすると、０．５Ｓ〜１．０Ｓの幅と、０．５Ｓ〜１．０Ｓの深さとを有する、請求項５または請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項９】
基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる基板処理装置であって、
前記基板の被処理面を上に向けて前記基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持される前記基板の被処理面に対して第１のギャップを介して吐出口を下に向け、前記保持部の上方に配置される第１のノズルと、
前記色素を所定の溶媒に溶かした色素溶液を前記第１のノズルに圧送するための色素溶液供給部と、
前記基板の上で前記色素溶液の流れの終端に位置し、前記第１のノズルの下面に形成されて前記吐出口と平行または同心状に延びる吸引口を有し、処理中に前記色素溶液を吸引する吸引部と
を有し、
処理中に前記第１のノズルの吐出口より前記色素溶液を吐出させ、前記保持部に保持される前記基板の被処理面上で前記色素溶液の流れを形成して、前記色素溶液に含まれる前記色素を前記半導体層に吸着させる、基板処理装置。
【請求項１０】
前記基板の半導体層の表面から余分の色素を洗い落とすためのリンス部を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記リンス部が、
第２のノズルと、
リンス液を前記第２のノズルに圧送するためのリンス液供給部と
を有し、
前記リンス液供給部より前記リンス液を第２のノズルに圧送し、前記基板の被処理面に対して前記第２のノズルの吐出口より前記リンス液を吐出させて、前記半導体層の表面から余分の色素を取り除く、請求項１０に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記第１のノズルが前記第２のノズルを兼用する、請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記基板の被処理面からリンス液を除去して、前記半導体層の表面を乾燥させる乾燥部を有する、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
前記乾燥部が、
第３のノズルと、
乾燥用のガスを前記第３のノズルに圧送するための乾燥ガス供給部と
を有し、
前記乾燥ガス供給部より前記乾燥用のガスを前記第３のノズルに圧送し、前記基板の被処理面に前記第３のノズルの吐出口より前記乾燥ガス用のガスを吐出させ、前記基板の被処理面からリンス液を取り除く、請求項１３に記載の基板処理装置。
【請求項１５】
前記第１のノズルが前記第３のノズルを兼用する、請求項１４に記載の基板処理装置。
【請求項１６】
基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる基板処理方法であって、
前記基板の被処理面を上に向けて前記基板を所定の位置に配置する工程と、
前記基板に第１のギャップを介して第１のノズルの吐出口を対向させる工程と、
前記色素を所定の溶媒に溶かした色素溶液を前記第１のノズルに圧送し、前記基板の被処理面に対して前記第１のノズルの吐出口より前記色素溶液を吐出させ、前記基板の被処理面上で前記色素溶液の流れを形成して、前記色素溶液に含まれる前記色素を前記半導体層に吸着させる工程と
を有し、
処理中に前記基板と前記第１のノズルとの間で前記基板と平行に相対的な移動を行わせる、基板処理方法。
【請求項１７】
基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる基板処理方法であって、
前記基板の被処理面を上に向けて前記基板を所定の位置に配置する工程と、
前記基板に第１のギャップを介して第１のノズルの吐出口を対向させる工程と、
前記色素を所定の溶媒に溶かした色素溶液を前記第１のノズルに圧送し、前記基板の被処理面に対して前記第１のノズルの吐出口より前記色素溶液を吐出させ、前記基板と平行な面内で、前記吐出口の延びる方向または分布する方向と交差する方向に前記色素溶液の流れを形成して、前記色素溶液に含まれる前記色素を前記半導体層に吸着させる工程と
を有する基板処理方法。
【請求項１８】
基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる基板処理方法であって、
前記基板の被処理面を上に向けて前記基板を所定の位置に配置する第１の工程と、
前記基板に第１のギャップを介して第１のノズルの吐出口を対向させる第２の工程と、
前記色素を所定の溶媒に溶かした色素溶液を前記第１のノズルに圧送し、前記基板の被処理面に対して前記第１のノズルの吐出口より前記色素溶液を吐出させ、前記基板の被処理面上で前記色素溶液の流れを形成して、前記色素溶液に含まれる前記色素を前記半導体層に吸着させる第３の工程と
を有し、
前記第３の工程では、前記第１のノズルの吐出口の周囲または隣で、第２のギャップを介して前記基板の被処理面と対向する前記第１のノズルの案内面に沿って前記色素溶液の流れが形成され、前記案内面に形成されている凹凸部によって前記色素溶液が乱流を起こす、基板処理方法。
【請求項１９】
前記色素溶液の流れの終端で前記色素溶液を吸引して回収する、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項２０】
処理中に前記第１のノズルの吐出圧力または吐出流量を可変する、請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項２１】
処理時間の一区間または全区間にわたり時間の経過と共に前記第１のノズルの吐出圧力または吐出流量を線型的に増大させる、請求項２０に記載の基板処理方法。
【請求項２２】
処理の途中で前記第１のノズルの吐出圧力または吐出流量をステップ的に増大させる、請求項２０に記載の基板処理方法。
【請求項２３】
前記基板の半導体層の表面から余分の色素を洗い落とすためのリンス工程を有する、請求項１６〜２２のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項２４】
前記リンス工程は、
前記基板の被処理面に第２のノズルを対向させる工程と、
リンス液を前記第２のノズルに圧送し、前記基板の被処理面に対して前記第２のノズルの吐出口より前記リンス液を吐出させる工程と
を有する、請求項２３に記載の基板処理方法。
【請求項２５】
前記第１のノズルが前記第２のノズルを兼用する、請求項２４に記載の基板処理方法。
【請求項２６】
前記基板の被処理面からリンス液を除去して、前記半導体層の表面を乾燥させる乾燥工程を有する、請求項２３〜２５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項２７】
前記乾燥工程は、
前記基板に第３のノズルを対向させる工程と、
乾燥用のガスを前記第３のノズルに圧送し、前記基板の被処理面に対して前記第３のノズルの吐出口より前記乾燥用のガスを吐出させる工程と
を有する、請求項２６に記載の基板処理方法。
【請求項２８】
前記第１のノズルが前記第３のノズルを兼用する、請求項２７に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる基板処理装置および基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、色素増感型の太陽電池が、将来の低コスト太陽電池として有望視されている。図２０に示すように、色素増感太陽電池は、基本構造として、透明電極（陰極）２００と対向電極（陽極）２０２との間に増感色素を担持する多孔質の半導体層２０４と電解質層２０６とを挟み込んでいる。
【０００３】
ここで、半導体層２０４は、透明電極２００、電界質層２０６および対向電極２０２と共にセル単位に分割されており、透明基板２０８上に透明電極２００を介して形成される。対向電極２０２の裏側は対向基板２１０で覆われている。各セルの透明電極２００は、隣の対向電極２０２と電気的に接続されており、モジュール全体で多数のセルが電気的に直列接続または並列接続されている。
【０００４】
かかる構成の色素増感太陽電池においては、透明基板２０８の裏側から可視光が照射されると、半導体層２０４に担持されている色素が励起され、電子を放出する。放出された電子は半導体層２０４を介して透明電極２００に導かれ、外部に取り出される。送り出された電子は、外部回路（図示せず）を経由して対向電極２０２に戻り、電界質層２０６中のイオンを介して再び半導体層２０４内の色素に受け取られる。こうして、光エネルギーを即時に電力に変換して出力するようになっている。
【０００５】
このような色素増感太陽電池の製造プロセスにおいて、多孔質の半導体層２０４に増感色素を吸着させるために、従来は、透明基板２０８上に形成された半導体層２０４を色素溶液に浸漬する方法が採られていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２４４９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような浸漬方式の色素吸着処理時間は、色素の種類にも依るが、少なくとも数１０時間を要しており、色素増感太陽電池製造の製造プロセスにおいて全工程のタクトを律速し、生産効率を下げる一因になっている。この問題に対して、浸漬方式の色素吸着装置を複数台並列稼働させることも考えられるが、少なくとも数１０台の装置を用意しなければならず、実用的ではない。
【０００８】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するものであり、基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる工程の処理時間を大幅に短縮し、さらには多孔質半導体層の表層部における色素の会合・析出を効果的に防止ないし抑制することができる基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の観点における基板処理装置は、基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる基板処理装置であって、前記基板の被処理面を上に向けて前記基板を保持する保持部と、前記保持部に保持される前記基板の被処理面に対して第１のギャップを介して吐出口を下に向け、前記保持部の上方に配置される第１のノズルと、前記色素を所定の溶媒に溶かした色素溶液を前記第１のノズルに圧送するための色素溶液供給部と、処理中に前記保持部上の前記基板と前記第１のノズルとの間で前記基板と平行に相対的な移動を行わせる移動機構とを有し、処理中に前記第１のノズルの吐出口より前記色素溶液を吐出させ、前記保持部に保持される前記基板の被処理面上で前記色素溶液の流れを形成して、前記色素溶液に含まれる前記色素を前記半導体層に吸着させる。
本発明の第１の観点における基板処理方法は、基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる基板処理方法であって、前記基板の被処理面を上に向けて前記基板を所定の位置に配置する工程と、前記基板に第１のギャップを介して第１のノズルの吐出口を対向させる工程と、前記色素を所定の溶媒に溶かした色素溶液を前記第１のノズルに圧送し、前記基板の被処理面に対して前記第１のノズルの吐出口より前記色素溶液を吐出させ、前記基板の被処理面上で前記色素溶液の流れを形成して、前記色素溶液に含まれる前記色素を前記半導体層に吸着させる工程とを有し、処理中に前記基板と前記第１のノズルとの間で前記基板と平行に相対的な移動を行わせる。
【００１０】
上記第１の観点の基板処理装置または基板処理方法においては、処理中に、基板と第１のノズルとの間で基板と平行に相対的な移動を行わせながら、第１のノズルの案内面と基板との間のギャップの中で色素溶液の流れを形成する。基板被処理面の多孔質半導体層は、そのような色素溶液の流れの中で色素吸着処理を受ける。しかも、色素溶液の流れに加えて、吐出口からの衝撃圧力が基板被処理面の各部に作用する。これによって、多孔質半導体層の表層部で色素同士の凝集または会合を起り難くし、多孔質半導体層の内奥へ色素を効率よく浸透させ、多孔質半導体層の色素吸着を高速に進行させることができる。
【００１１】
本発明の第２の観点における基板処理装置は、基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる基板処理装置であって、前記基板の被処理面を上に向けて前記基板を保持する保持部と、前記保持部に保持される前記基板の被処理面に対して第１のギャップを介して吐出口を下に向け、前記保持部の上方に配置される第１のノズルと、前記色素を所定の溶媒に溶かした色素溶液を前記第１のノズルに圧送するための色素溶液供給部とを有し、前記第１のノズルの吐出口がスリット状に形成され、処理中に前記第１のノズルの吐出口より前記色素溶液を吐出させ、前記保持部に保持される前記基板の被処理面上で前記スリットの延びる方向と交差する方向に前記色素溶液の流れを形成して、前記色素溶液に含まれる前記色素を前記半導体層に吸着させる。
本発明の第２の観点における基板処理方法は、基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる基板処理方法であって、前記基板の被処理面を上に向けて前記基板を所定の位置に配置する工程と、前記基板に第１のギャップを介して第１のノズルの吐出口を対向させる工程と、前記色素を所定の溶媒に溶かした色素溶液を前記第１のノズルに圧送し、前記基板の被処理面に対して前記第１のノズルの吐出口より前記色素溶液を吐出させ、前記基板と平行な面内で、前記吐出口の延びる方向または分布する方向と交差する方向に前記色素溶液の流れを形成して、前記色素溶液に含まれる前記色素を前記半導体層に吸着させる工程とを有する。
【００１２】
上記第２の観点の基板処理装置または基板処理方法においては、処理中に第１のノズルと基板との間のギャップの中で基板と第１のノズルの吐出口（スリット）の延びる方向または分布する方向と交差する方向に色素溶液の流れが形成され、基板被処理面の多孔質半導体層はそのような色素溶液の流れの中で色素吸着処理を受ける。しかも、色素溶液の流れに加えて、吐出口（スリット）からの衝撃圧力が作用する。これによって、多孔質半導体層の表層部で色素同士の凝集または会合を起り難くし、多孔質半導体層の内奥へ色素を効率よく浸透させ、多孔質半導体層の色素吸着を高速に進行させることができる。
【００１３】
本発明の第３の観点における基板処理装置は、基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる基板処理装置であって、前記基板の被処理面を上に向けて前記基板を保持する保持部と、前記保持部に保持される前記基板の被処理面に対して第１のギャップを介して吐出口を下に向け、前記保持部の上方に配置される第１のノズルと、前記色素を所定の溶媒に溶かした色素溶液を前記第１のノズルに圧送するための色素溶液供給部とを有し、前記第１のノズルの吐出口の周囲または隣には、第２のギャップを介して前記基板の被処理面と対向する案内面が形成されるとともに、前記案内面には凹凸部が形成され、処理中に前記第１のノズルの吐出口より前記色素溶液を吐出させ、前記保持部に保持される前記基板の被処理面上で前記案内面に沿って前記色素溶液の流れを形成して、前記色素溶液に含まれる前記色素を前記半導体層に吸着させる。
本発明の第３の観点における基板処理方法は、基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる基板処理方法であって、前記基板の被処理面を上に向けて前記基板を所定の位置に配置する第１の工程と、前記基板に第１のギャップを介して第１のノズルの吐出口を対向させる第２の工程と、前記色素を所定の溶媒に溶かした色素溶液を前記第１のノズルに圧送し、前記基板の被処理面に対して前記第１のノズルの吐出口より前記色素溶液を吐出させ、前記基板の被処理面上で前記色素溶液の流れを形成して、前記色素溶液に含まれる前記色素を前記半導体層に吸着させる第３の工程とを有し、前記第３の工程では、前記第１のノズルの吐出口の周囲または隣で、第２のギャップを介して前記基板の被処理面と対向する前記第１のノズルの案内面に沿って前記色素溶液の流れが形成され、前記案内面に形成されている凹凸部によって前記色素溶液が乱流を起こす。
上記第３の観点の基板処理装置または基板処理方法においては、第１のノズルの吐出口の周囲または隣に第２のギャップを介して基板の被処理面と対向する案内面が形成され、該案内面には凹凸部が形成される。処理中には、基板の被処理面に向けて第１のノズルの吐出口より第１のギャップを介して色素溶液が吐出され、基板の被処理面上で色素溶液が案内面の凹凸部によって乱流を起こしながら案内面に沿って流れ、基板被処理面の多孔質半導体層はそのような色素溶液の流れの中で色素吸着処理を受ける。これによって、多孔質半導体層の表層部で色素同士の凝集または会合を起り難くし、多孔質半導体層の内奥へ色素を効率よく浸透させ、多孔質半導体層の色素吸着を高速に進行させることができる。
【００１５】
本発明の第４の観点における基板処理装置は、基板の被処理面に形成されている多孔質の半導体層に色素を吸着させる基板処理装置であって、前記基板の被処理面を上に向けて前記基板を保持する保持部と、前記保持部に保持される前記基板の被処理面に対して第１のギャップを介して吐出口を下に向け、前記保持部の上方に配置される第１のノズルと、前記色素を所定の溶媒に溶かした色素溶液を前記第１のノズルに圧送するための色素溶液供給部と、前記基板の上で前記色素溶液の流れの終端に位置し、前記第１のノズルの下面に形成されて前記吐出口と平行または同心状に延びる吸引口を有し、処理中に前記色素溶液を吸引する吸引部とを有し、処理中に前記第１のノズルの吐出口より前記色素溶液を吐出させ、前記保持部に保持される前記基板の被処理面上で前記色素溶液の流れを形成して、前記色素溶液に含まれる前記色素を前記半導体層に吸着させる。
上記第４の観点の基板処理装置においては、処理中に第１のノズルと基板との間のギャップの中で色素溶液の流れが形成され、基板被処理面の多孔質半導体層はそのような色素溶液の流れの中で色素吸着処理を受ける。しかも、色素溶液の流れに加えて、吐出口からの衝撃圧力が鉛直方向に作用する。さらに、吸引部が、基板の上で色素溶液の流れの終端に位置して、ノズルの下面で吐出口と平行または同心状に延びる吸引口によって色素溶液を吸引する。この吸引作用によって、基板上に色素溶液の流れを円滑に形成し、色素吸着を一層促進する。これによって、多孔質半導体層の表層部で色素同士の凝集または会合を起り難くし、多孔質半導体層の内奥へ色素を効率よく浸透させ、多孔質半導体層の色素吸着を高速に進行させることができる。
【００１６】
本発明の基板処理装置は、好適な一態様として、基板の半導体層の表面から余分の色素を洗い落とすためのリンス部を有する。このリンス部は、好ましくは、第２のノズルと、リンス液を第２のノズルに圧送するためのリンス液供給部とを有し、リンス液供給部よりリンス液を第２のノズルに圧送し、基板の被処理面に対して第２のノズルの吐出口よりリンス液を吐出させて、半導体層の表面から余分の色素を取り除く。
本発明の基板処理方法は、好適な一態様として、基板の半導体層の表面から余分の色素を洗い落とすためのリンス工程を有する。このリンス工程は、好ましくは、基板の被処理面に第２のノズルを対向させる工程と、リンス液を第２のノズルに圧送し、基板の被処理面に対して第２のノズルの吐出口よりリンス液を吐出させる工程とを有する。
【００１７】
本発明の好適な一態様によれば、第１のノズルが第２のノズルを兼用する。つまり、色素吸着工程に用いられる第１のノズルがリンス工程にも用いられる。この場合、第１のノズルは、基板の被処理面に対して、色素吸着工程では色素溶液を吐出し、リンス工程のときはリンス液を吐出する。これによって、装置全体の簡略化および低コスト化を図れるとともに、処理工程全体の効率化と時間短縮も図れる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の基板処理装置または基板処理方法によれば、上記のような構成および作用により、基板の被処理面上の多孔質の半導体層に色素を吸着させる工程の処理時間を大幅に短縮できるとともに、多孔質半導体層の表層部における色素の会合・析出を効果的に防止ないし抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態における色素吸着装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】上記色素吸着装置の要部の構成を示す平面図である。
【図３Ａ】上記色素吸着装置におけるノズルの要部の構成を示す斜視図である。
【図３Ｂ】上記ノズルの要部の構成を示す縦断面図である。
【図４】上記色素吸着装置における作用を模式的に説明するための基板表面付近の縦断面図である。
【図５】上記ノズルの溝状凹凸部のサイズ条件を示す図である。
【図６】上記ノズルを待機バスで待機させている状態を示す斜視図である。
【図７】待機バスで待機している上記ノズルの状態を示す縦断面図である。
【図８】本発明の一実施形態における基板処理装置の構成を示す縦断面図である。
【図９Ａ】上記ノズルの溝状凹凸部の一変形例を示す斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ａのノズルの構成を示す縦断面図である。
【図１０】上記ノズルの吐出通路および吐出口の一変形例を示す斜視図である。
【図１１】上記ノズルの溝状凹凸部の一変形例を示す縦断面図である。
【図１２】上記ノズルの吐出部および吸引部の一変形例を示す縦断面図である。
【図１３Ａ】上記ノズルにおいて溝状凹凸部を省く一実施例を示す斜視図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａのノズルの要部の構成を示す縦断面図である。
【図１４Ａ】上記ノズルにおいて吸引部を省く一実施例を示す斜視図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａのノズルの要部の構成を示す縦断面図である。
【図１５Ａ】上記ノズルにおいて吸引部を省く一実施例を示す斜視図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａのノズルの要部の構成を示す縦断面図である。
【図１６Ａ】処理中にノズルの吐出圧力を可変する一方式を示す時間−圧力特性図である。
【図１６Ｂ】処理中にノズルの吐出圧力を可変する別の方式を示す時間−圧力特性図である。
【図１７】基板を覆う大きさに上記ノズルを形成する一実施例を示す平面図である。
【図１８】上記ノズルを円盤型に形成する一実施例を示す平面図である。
【図１９】処理中に基板を直進移動または往復移動させる一実施例を示す平面図である。
【図２０】色素増感太陽電池の基本構造を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図１〜図１９を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
［実施形態１］
【００２２】
図１および図２に、本発明の一実施形態における色素吸着装置の全体構成を示す。この色素吸着装置は、たとえば、色素増感太陽電池の製造プロセスにおいて、多孔質の半導体層に増感色素を枚葉方式で吸着させる工程で使用される。その場合、対向側の部材（対向電極２０２、対向基板２１０、電解質層２０６）が組み合わされる前に透明電極２００および多孔質の半導体層２０４が形成された透明基板２０８（図２０）が、この色素吸着装置における被処理基板Ｇとなる。
【００２３】
ここで、透明基板２０８は、たとえば石英、ガラスなどの透明無機材料、あるいはポリエステル、アクリル、ポリイミドなどの透明プラスチック材料からなる。透明電極２００は、たとえばフッ素ドープＳnＯ2（ＦＴＯ）、あるいはインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）からなる。また、多孔質の半導体層２０４は、たとえばＴiＯ2、ＺnＯ、ＳnＯ2などの金属酸化物からなる。被処理基板Ｇは、所定の形状（たとえば四角形）および所定のサイズを有し、搬送ロボット（図示せず）によりこの色素吸着装置に搬入／搬出される。
【００２４】
図１および図２に示すように、この色素吸着装置は、大気空間に開放可能な処理室１０を有し、この処理室１０の中心部に基板保持部１２を設置している。この基板保持部１２は、基板Ｇを水平姿勢で回転可能に保持するスピンチャックとして構成されており、直径が基板Ｇの短辺よりも短い円盤状のチャックプレート１４と、回転支持軸１６を介してチャックプレート１４を周回方向に回転駆動する駆動部１８とを有している。
【００２５】
チャックプレート１４の上面（基板載置面）には、たとえば同心状および／または放射状の溝が形成されており、それらの溝は回転支持軸１６および駆動部１８の内部を貫通するバキューム通路を介して負圧源たとえば真空ポンプ（図示せず）に接続されている。半導体層２０４が形成されている被処理面（おもて面）を上に向けて基板Ｇがチャックプレート１４に載置されると、負圧源からの負圧がチャックプレート上面の各溝に与えられ、各溝より負圧吸引力が基板Ｇの裏面に作用して、基板Ｇはチャックプレート１４上に固定保持される。基板保持部１２には、基板Ｇの搬入／搬出時にチャックプレート１４上で基板Ｇを上げ下げするためのリフトピン機構（図示せず）も設けられている。
【００２６】
処理室１０の側壁１０ａには、基板Ｇを出し入れするための開閉可能な開口（図示せず）が形成されている。処理室１０の上蓋１０ｂには、外から清浄空気を室内に導入するための多数の通気孔（図示せず）が形成されている。別の形態として、上蓋１０ｂが無くて全面開口していてもよく、あるいは処理室１０の天井にファン・フィルタ・ユニット（ＦＦＵ）が設置されてもよい。
【００２７】
処理室１０内において、基板保持部１２の上方には可動のノズル２０が設けられている。このノズル２０は、処理室１０の外に設けられたノズル移動機構２２によりアーム２４を介して水平に支持され、チャックプレート１４の上に設定された処理位置Ｐ1と、チャックプレート１４の横隣に設置された待機バス２６上の待機位置Ｐ2との間で水平に移動できるようになっている。ノズル移動機構２２は、たとえばボールネジ機構あるいはリニアモータなどの直進駆動機構を有しており、さらには鉛直方向でノズル２０の高さ位置を可変または調整するための昇降機構も備えている。
【００２８】
ノズル２０は、後に詳しく説明するように、基板Ｇ上に色素溶液を吐出する吐出部２８と、基板Ｇ上から色素溶液を吸引する吸引部３０Ｌ，３０Ｒとを有している。ノズル２０の上面には、色素溶液供給部３２から送られてきた色素溶液を吐出部２８に導入するための１個または複数個の導入ポート３３と、吸引部３０Ｌ，３０Ｒから吸い上げられた色素溶液をノズル２０の外へ排出して色素溶液回収部３４へ送るための１個または複数個の排出ポート３６Ｌ，３６Ｒとが設けられている。
【００２９】
色素溶液供給部３２は、色素溶液を貯留するタンク３８と、このタンク３８とノズル２０の導入ポート３３とを結ぶたとえば配管からなる色素溶液供給ライン４０と、この色素溶液供給ライン４０の途中に設けられた電磁開閉弁４２、供給ポンプ４４および電磁比例弁４６とを有している。電磁比例弁４６は、供給ポンプ４４によりタンク３８から汲み上げられてノズル２０に圧送される色素溶液の圧力または流量を可変制御または調整するために用いられる。
【００３０】
タンク３８には、色素溶液の温度を色素吸着処理に適した所定の処理温度に調節するための温調器４８が取り付けられている。また、タンク３８に色素溶液を補充するために、色素溶液供給源５０からの新液供給管５２および後述する色素溶液回収部３４からの再生液供給管５４がタンク３８に接続されている。
【００３１】
なお、この色素吸着装置で用いられる色素溶液は、増感色素を所定の濃度で溶媒に溶かしたものである。増感色素としては、たとえば金属フタロシアニンなどの金属錯体あるいはシアニン系色素、塩基性色素などの有機色素が用いられる。溶媒には、たとえばアルコール類、エーテル類、アミド類、炭化水素などが用いられる。
【００３２】
色素溶液回収部３４は、色素溶液を空気と一緒に吸引して色素溶液トラップ５６へ送るための吸引ポンプ５８と、この吸引ポンプ５８の入側とノズル２０の排出ポート３６Ｌ，３６Ｒとを結ぶたとえば配管からなるバキュームライン６０と、このバキュームライン６０の途中に設けられる電磁比例弁６２および電磁開閉弁６４とを有している。電磁比例弁６４は、ノズル２０の排出ポート３６Ｌ，３６Ｒより色素溶液を排出する負圧力または流量を可変制御または調整するために用いられる。
【００３３】
色素溶液トラップ５６は、吸引ポンプ５８の出側より空気と一緒に送られて来る回収された色素溶液をたとえばラビリンス方式またはサイクロン方式によってトラップ部材に捕集し、捕集した回収色素溶液を色素溶液再生部６６へ送る。色素溶液再生部６６は、フィルタ、濃度調整部などを有しており、回収色素溶液から新規の色素溶液と略同じ成分および濃度を有する再生色素溶液を生成する。色素溶液再生部６６とタンク３８を結ぶ再生液供給管５４の途中には電磁開閉弁６８およびポンプ７０が設けられており、色素溶液再生部６６より再生液供給管５４を介してタンク３８に再生色素溶液を随時補給できるようになっている。また、新液供給管５２の途中にも電磁開閉弁５１が設けられ、色素溶液供給源５０より新液供給管５２を介してタンク３８に新規の色素溶液を随時補給できるようになっている。これにより、色素溶液の再利用が可能となり、新規の色素溶液の使用量を少なくすることができる。
【００３４】
処理室１０の底面には１つまたは複数の排気／ドレイン口７２が形成されており、これらの排気／ドレイン口７２はたとえば配管からなる排気／ドレインライン７４を介して吸引ポンプ５８の入側に接続されている。排気／ドレインライン７４の途中には電磁開閉弁７６が設けられている。
【００３５】
また、後述する待機バス２６にも排気ライン７８が接続されている。この排気ライン７８は、吸引ポンプ５８の入側に接続されてもよいが、好ましくは別の排気ポンプ（図示せず）に接続される。排気ライン７８の途中にも電磁開閉弁８０が設けられている。
【００３６】
コントローラ８２は、マイクロコンピュータおよび所要のインタフェースを有しており、この色素吸着装置内の各部の動作を制御し、さらには色素吸着処理を実行するための装置全体のシーケンスを制御する。
【００３７】
ここで、ノズル２０の構成を詳細に説明する。ノズル２０は、図２に示すように水平移動方向（Ｘ方向）と直交する水平方向（Ｙ方向）に延びる長尺型のノズルであり、好ましくは基板Ｇの対角線よりも長い全長を有している。
【００３８】
このノズル２０の吐出部２８は、図３Ａに示すように、ノズル２０の中心部でノズル長手方向（Ｙ方向）に延びるトンネル状のバッファ室（マニホールド）８４と、このバッファ室８４の底部からＶ状に二手に分かれて斜め下方に延びる一対のスリット状の吐出通路８６Ｌ，８６Ｒと、これらのスリット状吐出通路８６Ｌ，８６Ｒの終端部にそれぞれ形成されるスリット状の吐出口８８Ｌ，８８Ｒと、バッファ室８４の頂部から導入ポート３３（図１，図２）まで垂直上方に延びるスリット状の溶液導入通路９０とを有している。
【００３９】
ノズル２０の下面は、両吐出口８８Ｌ，８８Ｒから幅方向（Ｘ方向）の左右外側に延びて、案内面９２Ｌ，９２Ｒを構成する。これらの案内面９２Ｌ，９２Ｒには、スリット状吐出口８８Ｌ，８８Ｒと平行にノズル長手方向（Ｙ方向）に延びる１本または複数本（図示の例は３本）の溝状凹凸部９４Ｌ，９４Ｒが形成されている。
【００４０】
さらに、溝状凹凸部９４Ｌ，９４Ｒの外側には、やはりスリット状吐出口８８Ｌ，８８Ｒと平行にノズル長手方向に延びる吸引部３０Ｌ，３０Ｒの吸引口９６Ｌ，９６Ｒが案内面９２Ｌ，９２Ｒにそれぞれ形成されている。これら左右一対の吸引口９６Ｌ，９６Ｒは、ノズル２０内部に形成されているスリット状の下部バキューム通路９８Ｌ，９８Ｒ、トンネル状のバッファ室（マニホールド）１００Ｌ，１００Ｒおよびスリット状の上部バキューム通路１０２Ｌ，１０２Ｒを介して排出ポート３６Ｌ，３６Ｒにそれぞれ接続されている（図７）。
【００４１】
次に、この実施形態における色素吸着装置の作用を説明する。
【００４２】
処理対象の基板Ｇは、搬送ロボットにより処理容器１０内に搬入され、基板保持部１２のチャックプレート１４上に載置される。この直後に、ノズル移動機構２２が作動して、ノズル２０をノズル待機部２６上の待機位置Ｐ2からチャックプレート１４の上方の処理位置Ｐ1までＸ方向に移動させる。この処理位置Ｐ1において、ノズル２０の下面、特にノズル吐出口８８Ｌ，８８Ｒおよび溝状凹凸部９４Ｌ，９４Ｒは、所定のギャップを介してチャックプレート１４上の基板Ｇと対向する。
【００４３】
次いで、色素溶液供給部３２、色素溶液回収部３４および基板保持部１２の駆動部１８が作動して、色素吸着処理が開始される。
【００４４】
色素溶液供給部３２では、電磁開閉弁４２が開いて供給ポンプ４４が作動し、タンク３８より色素溶液が色素溶液供給ライン４０を介してノズル２０の導入ポート３３に所定の流量で送り込まれる。ノズル２０内では、導入ポート３３に導入された色素溶液が、溶液導入通路９０を通ってバッファ室８４内に入り、そこから溶液吐出通路８６Ｌ，８６Ｒを通ってスリット状吐出口８８Ｌ，８８Ｒから基板Ｇ上に吐出される。このように、スリット状の吐出口８８Ｌ，８８Ｒから基板Ｇ上に色素溶液が吐出されることにより、基板Ｇの被処理面（多孔質半導体層２０４）に色素溶液が一定の衝撃力で加圧接触する。
【００４５】
さらに、両吐出口８８Ｌ，８８Ｒから基板Ｇ上に吐出された色素溶液は、図３Ｂに示すように、それぞれ左右両側の案内面９２Ｌ，９２Ｒに沿って左右外側つまり吸引口９６Ｌ，９６Ｒに向かって流れる。この際、図４に示すように、案内面９２Ｌ，９２Ｒの溝状凹凸部９４Ｌ，９４Ｒによって、色素溶液の流れに上下方向の渦または乱流が発生し、基板Ｇの被処理面（多孔質半導体層２０４）に対する色素溶液の接触圧力が高められる。
【００４６】
溝状凹凸部９４Ｌ，９４Ｒを通過した色素溶液は、吸引口９６Ｌ，９６Ｒの中に吸い込まれる。色素溶液回収部３４では、電磁開閉弁６４が開いて吸引ポンプ５８が作動し、基板Ｇ上からノズル２０の吸引部３０Ｌ，３０Ｒに吸い込まれた色素溶液をノズル２０の排出ポート３６Ｌ，３６Ｒおよびバキュームライン６０を介して回収する。
【００４７】
基板保持部１２の駆動部１８は、処理中に基板Ｇをチャックプレート１４と一体に所定の回転速度で周回方向または方位角方向に回転運動させる。この基板Ｇの回転運動によって、基板Ｇの被処理面全体に隈なく色素溶液の流れを及ぼすことができる。なお、基板Ｇの被処理面の中で、色素溶液の流れに対して基板Ｇの移動が順方向になる箇所と逆方向になる箇所が出てくる。このような色素溶液の流れと基板Ｇの移動との相対速度のばらつきを小さくするには、基板回転速度を低速（たとえば１〜１０ｐｐｍ程度）にするのが望ましい。
【００４８】
また、基板Ｇの回転運動の中で、ノズルの吐出口８８Ｌ，８８Ｒが基板Ｇの外へはみ出した時は、吐出口８８Ｌ，８８Ｒより吐出された色素溶液が基板Ｇの周囲へ飛散する。しかし、飛散した色素溶液は、処理室１０の底に集められて排気／ドレイン口７２から色素溶液回収部３４に回収されるようになっている。
【００４９】
上記のように、この実施形態においては、ノズル２０の案内面９２Ｌ，９２Ｒと基板Ｇとの間のギャップの中で色素溶液の流れが形成され、基板被処理面の多孔質半導体層２０４はそのような色素溶液の流れの中で色素吸着処理を受ける。しかも、色素溶液の流れに加えて、スリット状吐出口８８Ｌ，８８Ｒからの衝撃圧力と溝状凹凸部９４Ｌ，９４Ｒでの乱流の圧力が鉛直方向に作用する。これによって、多孔質半導体層２０４の表層部で色素同士の凝集または会合が起り難く、多孔質半導体層２０４の内奥へ色素が効率よく浸透し、多孔質半導体層２０４への色素吸着が高速に進行する。この実施形態の技法を用いることにより、色素増感太陽電池の製造プロセスにおける色素吸着処理時間を大幅に短縮することが可能であり、たとえば１０分以内で済ますことも可能である。
【００５０】
この実施形態において、上記のようにノズル２０の溝状凹凸部９４Ｌ，９４Ｒで色素溶液の乱流を効率よく安定確実に発生させるには、溝状凹凸部９４Ｌ，９４Ｒを適度なサイズに選定する必要がある。本発明者が実験を重ねたところ、この点については、図５に示すように、案内面９２Ｒ（９２Ｌ）と基板Ｇとの間のギャップ寸法（設定値）をＳaとすると、溝状凹凸部９４Ｒ（９４Ｌ）の幅Ｗは、０．３Ｓa〜１．５Ｓaの範囲内に選ばれるのが望ましく、０．５Ｓa〜１．０Ｓaの範囲で最も望ましい効果が得られることがわかった。また、溝状凹凸部９４Ｒ（９４Ｌ）の深さＤも、０．３Ｓa〜１．５Ｓaの範囲内に選ばれるのが望ましく、０．５Ｓa〜１．０Ｓaの範囲が最も好ましいことがわかった。
【００５１】
また、上記のようにノズル２０の両吐出口８８Ｌ，８８Ｒから基板Ｇの被処理面に与えられる吐出圧力も重要であり、両吐出口８８Ｒ（８８Ｌ）と基板Ｇとの間のギャップ寸法Ｓbを溶液案内面９２Ｒ（９２Ｌ）側のギャップ寸法Ｓaとは独立に最適化してよく、スリット幅Ｋも適度なサイズに選ぶのが望ましい。もっとも、通常はＳb≒Ｋ≒Ｓaに選んでよい。
【００５２】
この実施形態における色素吸着処理は、所定の処理時間が経過した時に、色素溶液供給部３２、色素溶液回収部３４および基板保持部１２の駆動部１８が停止して、終了する。この直後に、ノズル移動機構２２が作動して、ノズル２０をチャックプレート１４の上方の処理位置Ｐ1からノズル待機部２６上の待機位置Ｐ2まで移動させる。基板保持部１２は、チャックプレート１４上で基板Ｇに対する吸着保持を解除し、リフトピン機構により基板Ｇをチャックプレート１４の上方に持ち上げて搬送ロボットに渡す。
【００５３】
図６および図７に示すように、ノズル待機部２６は、ノズル２０に対応した上面開口１０４を有する長尺型の溶媒溜め部として構成されている。ノズル２０がノズル待機部２６上に待機している間は、ノズル２０下面の吐出口８８Ｌ，８８Ｒ、溝状凹凸部９４Ｌ，９４Ｒおよび吸引口９６Ｌ，９６Ｒがノズル待機部２６内の溶媒１０６の蒸気に晒される。これによって、目詰まりを起こさないようになっている。
【００５４】
なお、ノズル２０がノズル待機部２６から離れている間は、排気ライン７８の開閉弁８０（図１）が開けられ、ノズル待機部２６内の局所排気が行われる。これによって、ノズル待機部２６から溶媒１０６の蒸気が周囲に漏出しないようになっている。
［実施形態２］
【００５５】
図８に、本発明の一実施形態における基板処理装置の全体構成を示す。図中、上記第１の実施形態（図１〜図７）と同一の構成または機能を有する部分には同一の符号を付している。
【００５６】
この基板処理装置は、上記第１の実施形態における色素吸着装置を色素吸着部としてそっくり含み、さらにリンス部および乾燥部も備えている。この実施形態におけるリンス部は、基板保持部１２、ノズル２０、リンス液供給部１１０、リンス液回収部１１２を含んで構成される。ここで、基板保持部１２およびノズル２０は、色素吸着部だけでなく、リンス部および乾燥部でも用いられる。また、バキュームライン６０、電磁比例弁６２、電磁開閉弁６４および吸引ポンプ５８は、色素吸着部の色素溶液回収部３４とリンス部のリンス液回収部１１２との間で共用される。
【００５７】
リンス液供給部１１０は、リンス液を貯留するタンク１１４と、このタンク１１４からノズル２０へリンス液を供給するためのたとえば配管からなるリンス液供給ライン１１６と、このリンス液供給ライン１１６の途中に設けられた電磁開閉弁１１８、供給ポンプ１２０および電磁比例弁１２２とを有している。電磁比例弁１２２は、供給ポンプ１２０によりタンク１１４から汲み上げられてノズル２０に圧送されるリンス液の圧力または流量を可変制御または調整するために用いられる。
【００５８】
タンク１１４にリンス液を補充するために、リンス液供給源１２４からの新液供給管１２６およびリンス液回収部１１２からのリンス液回収管１２８がタンク１１４に接続されている。新液供給管１２６の途中には電磁開閉弁１３０が設けられ、リンス液供給源１２４より新液供給管１２６を介してタンク１１４に新規のリンス液を随時補給できるようになっている。リンス液回収部１１２は、リンス液回収管１２８の途中に塵や不純物を除去するためのフィルタ１３２を設けている。リンス液は、増感色素が溶ける任意の液でよく、たとえばアルコール類、エーテル類、アミド類、炭化水素などを好適に用いることができる。
【００５９】
この実施形態では、色素吸着部、リンス部および乾燥部の間でノズル２０を共用させるため、たとえば方向制御弁からなる第１の切換部１３４を設け、ノズル２０の導入ポート３３をたとえば配管からなる共通の流体供給ライン１３６を介して切換部１３４の出力ポートに接続し、色素溶液供給ライン４０、リンス液供給ライン１１６および後述する乾燥部からのガス供給ライン１４８の終端を切換部１３４の３つの入力ポートにそれぞれ接続している。
【００６０】
また、色素吸着部の色素溶液回収部３４とリンス部のリンス液回収部１１２との間で、吸引ポンプ５８、バキュームライン６０、電磁比例弁６２および電磁開閉弁６４を共用させるため、たとえば方向制御弁からなる第２の切換部１３８を設け、吸引ポンプ５８の出側を排液管１４０を介して切換部１３８の入力ポートに接続し、色素溶液回収管１４２、リンス液回収管１２８およびドレイン管１４４の始端を切換部１３８の３つの出力ポートにそれぞれ接続している。
【００６１】
乾燥部は、たとえば温風発生器あるいはブロアファンからなる乾燥用ガス供給源１４６を備えており、ガス供給ライン１４８、切換部１３４および流体供給ライン１３６を介してノズル２０へ乾燥用のガス（たとえば空気、窒素ガス等）を所定の流量で圧送できるようになっている。ガス供給ライン１４８の途中には開閉弁１５０が設けられている。
【００６２】
コントローラ８２は、上記第１の実施形態と同様にマイクロコンピュータおよび所要のインタフェースを有しており、この基板処理装置内の各部（色素吸着部、リンス部、乾燥部）の動作を制御し、さらには色素吸着工程、リンス工程および乾燥工程を実行するためのシーケンスを制御する。
【００６３】
この基板処理装置においては、処理室１０内で基板保持部１２のチャックプレート１４上に載置された処理対象の基板Ｇに対して、色素吸着工程、リンス工程および乾燥工程が順次行われる。
【００６４】
色素吸着工程は、コントローラ８２の制御の下で色素吸着部によって実行される。この場合、第１の切換部１３４の入側を色素溶液供給ライン４０に切り換え、第２の切換部１３８の出側を色素溶液回収管１４２に切り換える。上記第１の実施形態における色素吸着処理と同様に、色素溶液供給部３２より色素溶液がノズル２０に所定の流量で送り込まれ、チャックプレート１４と一体に回転運動する基板Ｇの上にノズル２０のスリット状吐出口８８Ｌ，８８Ｒから色素溶液が吐出される。こうして、基板Ｇの被処理面（多孔質半導体層２０４）に色素溶液が一定の衝撃力で加圧接触し、さらにノズル２０の溶液案内面９２Ｌ，９２Ｒの溝状凹凸部９４Ｌ，９４Ｒにおいて色素溶液の流れに上下方向の渦または乱流が発生して、基板Ｇの被処理面（多孔質半導体層２０４）に対する色素溶液の接触圧力が高められる。これにより、多孔質半導体層２０４の表層部で色素同士の凝集または会合が起り難く、多孔質半導体層２０４の内奥へ色素が効率よく浸透し、多孔質半導体層２０４への色素吸着が高速に進行する。
【００６５】
色素吸着工程を開始してから所定の処理時間が経過すると、色素吸着部（特に色素溶液供給部３２、色素溶液回収部３４および基板保持部１２の駆動部１８）が停止して、色素吸着工程が終了する。次に、ノズル２０を処理位置Ｐ1に固定したままで、リンス部がリンス工程を開始する。その際、第１の切換部１３４の入側をリンス液供給ライン１１６に切り換える。また、開閉弁６４を開け、吸引ポンプ５８および電磁比例弁６２を作動させる。もっとも、リンス工程の開始直後は、第２の切換部１３８の出側を色素溶液回収管１４２に接続したままにしておく。
【００６６】
リンス工程では、リンス液供給部１１０よりリンス液がノズル２０に所定の流量で送り込まれ、チャックプレート１４と一体に所定の速度で回転運動する基板Ｇの上にノズル２０のスリット状吐出口８８Ｌ，８８Ｒからリンス液が吐出される。こうして、ノズル２０の案内面９２Ｌ，９２Ｒと基板Ｇとの間のギャップの中でリンス液の流れが形成され、基板被処理面の多孔質半導体層２０４はそのようなリンス液の流れの中でリンス処理を受ける。このリンス処理によって、多孔質半導体層２０４の表面に付着または残存している余分の色素ないし色素溶液が速やかに洗い落とされる。
【００６７】
色素吸着工程によって多孔質半導体層２０４の表面に付着または残存した余分の色素ないし色素溶液をそのままにしておくと、色素が会合して析出し、光電変換効率が低下するおそれがある。この実施形態では、上記のようなリンス処理により、多孔質半導体層２０４の表面から余分の色素を取り除くので、多孔質半導体層２０４の表層部における色素の会合・析出を効果的に防止することができる。これによって、当該色素増感太陽電池における光電変換の効率・再現性・安定性を向上させることができる。
【００６８】
この実施形態では、リンス工程の開始直後ないし初期は、第２の切換部１３８の出側を色素溶液回収管１４２に切り換えたままにしているので、ノズル２０の排出ポート３６Ｌ，３６Ｒより排出される色素溶液の混じった使用済みのリンス液（回収液）は、バキュームライン６０、第２の切換部１３８および色素溶液回収管１４を通って色素溶液回収部３４へ送られる。色素溶液回収部３４は、色素溶液が混じっている回収液から再生色素溶液を生成して、再生色素溶液を色素溶液部３２のタンク３８（図１）に送る。
【００６９】
もっとも、回収液に混じっている色素溶液は、リンス工程が進行するにつれて次第に薄くなる。そこで、リンス工程の中期以降は、第２の切換部１３８の出側をリンス液回収管１２８に切り換えて、回収液をリンス液回収部１１２に送る。あるいは、リンス工程の中期は第２の切換部１３８の出側をドレイン管１４４に切り換え、リンス工程の後期だけ第２の切換部１３８の出側をリンス液回収管１２８に切り換えてもよい。
【００７０】
リンス工程を開始してから所定の処理時間が経過すると、リンス部（特にリンス液供給部１１０、リンス液回収部１１２および基板保持部１２の駆動部１８）が停止して、リンス工程が終了する。次に、ノズル２０を処理位置Ｐ1に固定したままで、乾燥部が乾燥工程を開始する。この場合、第１の切換部１３４の入側をガス供給ライン１４８に切り換え、開閉弁１５０を開ける。一方、色素溶液／リンス液回収系の開閉弁６４は閉じておく。ただし、開閉弁７６を開けたままにし、吸引ポンプ５８を作動させて、処理室１０内の排気を継続する。第２の切換部１３８の出側は、ドレイン管１４４に切り換える。
【００７１】
乾燥工程では、乾燥用ガス供給源１４６より乾燥用のガスがノズル２０に所定の流量で送り込まれ、チャックプレート１４と一体に所定の速度で回転運動する基板Ｇの被処理面にノズル２０のスリット状吐出口８８Ｌ，８８Ｒから乾燥用のガスが噴き付けられる。これによって、基板Ｇの被処理面に付着していたリンス液がノズル２０からのガス流によって吹き飛ばされ、基板Ｇの被処理面が乾燥する。
【００７２】
乾燥工程を開始してから所定の処理時間が経過すると、乾燥部（特に乾燥用ガス供給源１４６、吸引ポンプ５８および基板保持部１２の駆動部１８）が停止して、乾燥工程が終了する。この直後に、ノズル移動機構２２が作動して、ノズル２０をチャックプレート１４の上方の処理位置Ｐ1からノズル待機部２６上の待機位置Ｐ2まで移動させる。基板保持部１２は、チャックプレート１４上で基板Ｇに対する吸着保持を解除し、リフトピン機構により基板Ｇをチャックプレート１４の上方に持ち上げて搬送ロボットに渡す。
【００７３】
上記のように、この実施形態の基板処理装置は、上記第１の実施形態の色素吸着装置を組み込むことにより、基板上の多孔質半導体層に増感色素を吸着させる処理の所要時間を大幅に短縮できるとともに、リンス部を備えることにより、色素吸着処理の直後にリンス処理を行って基板の半導体層の表層部から余分の色素を取り除いて、色素の会合・析出を効果的に防止ないし抑制し、色素増感太陽電池における光電変換の効率・再現性・安定性を向上させることができる。
【００７４】
しかも、この実施形態の基板処理装置においては、増感色素吸着処理に用いるノズル２０をそのまま後処理用のノズルとして、つまりリンス用のリンスノズルとして、さらには乾燥用のガスノズルとして用いるので、装置全体の簡略化および低コスト化を図れるだけでなく、これら複合処理全体の効率化ないし時間短縮も図れる。
【００７５】
なお、図８の構成例では、リンス液供給部１１０に専用の供給ポンプ１２０、比例弁１２２を設けた。しかし、色素溶液供給部３２の供給ポンプ４４、比例弁４６を供給ポンプ１２０、比例弁１２２として用いることも可能である。
【００７６】
また、図示省略するが、増感色素吸着処理用のノズル２０とは別個に、リンス専用のノズルあるいは乾燥専用のノズルを備えることも可能である。そのようなリンス専用のノズルあるいは乾燥専用のノズルには、従来周知または公知の任意のノズルを用いることもできるが、増感色素吸着処理専用のノズル２０と同一構成の別のノズルを用いてもよい。したがって、このように処理別に異なるノズルを用いる場合は、処理毎に基板保持部１２や処理室１０等が異なっていてもよい。また、乾燥工程では、ノズルを一切使わずに、たとえばチャックプレート１４と一体に基板Ｇを回転運動させて、基板被処理面の液切り（乾燥）を行うことも可能である。
［他の実施形態または変形例］
【００７７】
以上、本発明の好適な一実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で他の実施形態または種種の変形が可能である。
【００７８】
たとえば、ノズル２０の溝状凹凸部９４Ｌ，９４Ｒの断面形状を四角形以外の形状、たとえば図９Ａおよび図９Ｂに示すような三角形にする構成も可能である。この場合も、溝状凹凸部９４Ｌ，９４Ｒで色素溶液（またはリンス液）の乱流を効率よく安定確実に発生させるには、溝状凹凸部９４Ｌ，９４Ｒの入口の幅をＷ、深さ（高さ）をＤとすると、Ｗ＝０．３Ｓa〜１．５Ｓa、Ｄ＝０．３Ｓa〜１．５Ｓaの範囲が望ましく、Ｗ＝０．５Ｓa〜１．０Ｓa、Ｄ＝０．５Ｓa〜１．０Ｓaの範囲が最も好ましい。
【００７９】
また、図１０に示すように、ノズル２０の吐出通路８６Ｌ，８６Ｒおよび吐出口８８Ｌ，８８Ｒを、ノズル長手方向に一定ピッチで配列される多数の細孔（トンネル）で構成することも可能である。このような多孔型の吐出口は、基板Ｇに対する吐出圧力（衝撃力）を一層高められる利点がある。
【００８０】
ノズル２０の溝状凹凸部９４Ｌ，９４Ｒにおいては、凹部が案内面９２Ｌ，９２Ｒに対して奥に凹む構成に限らず、図１１に示すように凸部が案内面９２Ｌ，９２Ｒに対してギャップ側に突出する構成も可能である。
【００８１】
また、図１２に示すように、ノズル２０に１系統の吐出口８８、案内面９２、溝状凹凸部９４および吸引口９６を備える構成も可能である。この場合は、基板Ｇ上の色素溶液の流れに対して基板Ｇ上の各位置で基板側の移動を常に順方向または逆方向に保つことが可能である。したがって、逆方向の基板移動方向（回転方向）を選んだ場合は、基板Ｇ上の各位置で色素溶液（またはリンス液）の相対的な流速を大きくすることができる。
【００８２】
また、別の実施形態として、図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、ノズル２０の案内面９２Ｌ，９２Ｒから溝状凹凸部９４Ｌ，９４Ｒを省く構成も可能である。上記のように、ノズル２０の溝状凹凸部９４Ｌ，９４Ｒは、基板Ｇ上の色素溶液（またはリンス液）の流れに渦または乱流を起こし、色素吸着処理を高速化に大きく貢献する。したがって、溝状凹凸部９４Ｌ，９４Ｒが無い分、色素吸着処理（またはリンス処理）の効率が下がり、処理時間は長くなる。しかし、従来の浸漬法と比較すれば、色素溶液の流れと吐出圧力（衝撃力）の作用により、色素吸着処理の効率は格段に高く、処理時間は著しく短くなる。
【００８３】
さらに、別の実施形態として、図１４Ａおよび図１４Ｂあるいは図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、ノズル２０から吸引部３０Ｌ，３０Ｒを省く構成も可能である。この場合、吸引部３０Ｌ，３０Ｒが無い分、基板Ｇ上の色素溶液（またはリンス液）の流れは緩慢になり、色素吸着処理（またはリンス処理）の効率が下がり、処理時間は長くなる。しかし、それでも、従来の浸漬法と比較すれば、色素吸着処理の効率は高く、処理時間は短くなる。
【００８４】
また、吸引部３０Ｌ，３０Ｒの無い分をノズル２０の吐出圧力または吐出流量を可変制御することによって補うことも可能である。すなわち、吸引部３０Ｌ，３０Ｒの無い場合は、基板Ｇ上の色素溶液の流れが緩慢になり、処理時間の経過につれて色素吸着の効率が低下する。そこで、図１６Ａに示すように、処理時間の一区間（特に好ましくは後半部分）または全区間（時間ｔ＝０〜ＴE）にわたり、時間の経過と共に電磁比例弁４６，６２を通じてノズル２０の吐出圧力（または吐出流量）を線型的に上げていく方法を好適に採ることができる。あるいは、図１６Ｂに示すように、処理時間の途中（特に好ましくは後半または終了間際）に、電磁比例弁４６，６２を通じてノズル２０の吐出圧力（または吐出流量）をステップ的に上げる方法を好適に採ることができる。
【００８５】
また、上記実施形態では、処理中に基板保持部１２上で基板Ｇを方位角方向に回転運動させた。別の形態として、ノズル移動機構２２を作動させて、ノズル２０をノズル長手方向（Ｙ方向）と直交する水平方向（Ｘ方向）で一定の周期で繰り返し往復移動させることも可能である。この場合は、ノズル長手方向（Ｙ方向）において、ノズル２０（吐出口８８）の全長を基板Ｇの長さに合わせることで、処理中にノズル２０（吐出口８８）の両端部が基板Ｇの外へはみ出さないようにする（つまり色素溶液が周囲に飛散するのを完全に防止する）ことができる。
【００８６】
あるいは、図１７に示すように、ノズル２０が長手方向（Ｙ方向）だけでなく幅方向（Ｘ方向）においても基板Ｇのサイズを上回って基板Ｇをすっぽり覆うように、ノズル２０を基板Ｇより一回り大きなサイズに構成することも可能である。この場合は、ノズル２０および基板Ｇの双方を静止させた状態で、色素吸着処理を行うことができる。
【００８７】
また、別の実施形態として、図１８に示すように、ノズル２０を円盤型に構成することも可能である。この場合、ノズル２０は、同心状に形成された円形の吐出口８８、円形の案内面９２、円形の溝状凹凸部９４、円形の吸引口９６を備える。
【００８８】
また、図示省略するが、ノズル２０の凹凸部９４（９４Ｌ，９４Ｒ）を溝以外の形態たとえばディンプル状に形成することも可能である。
【００８９】
また、処理中にノズル２０と基板Ｇとの間に相対移動を行わせる別の形態として、図１９に示すように、ノズル２０を静止させて基板Ｇをノズル２０の長手方向（Ｙ方向）と直交する水平方向（Ｘ方向）に直進移動または往復移動させる構成も可能である。この場合、基板Ｇを保持して水平移動させる手段として、載置式または浮上式のステージあるいはコンベアなどを用いることができる。
【００９０】
また、図示省略するが、ノズル２０から吸引部３０（３０Ｌ，３０Ｒ）を独立させる構成も可能である。したがって、たとえば、ノズル２０から離してその片側（または両側）隣に別体の吸引部３０（３０Ｌ，３０Ｒ）の吸引口９６（９６Ｌ，９６Ｒ）を配置する構成も可能である。
【００９１】
本発明は、上述したように色素増感太陽電池の製造プロセスにおいて多孔質の半導体層に増感色素を吸着させる工程に好適に適用できる。しかし、基板の表面に形成されている任意の薄膜に任意の色素を吸着させる処理に本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１０    処理室
１２    基板保持部
２２    ノズル移動機構
２６    待機バス
２８    吐出部
３０Ｌ，３０Ｒ    吸引部
３２    溶液供給部
３４    溶液回収部
４０    色素溶液供給ライン
４６，６２    電磁比例弁
６０    バキュームライン    
８６Ｌ，８６Ｒ    吐出通路
８８Ｌ，８８Ｒ    吐出口
９２Ｌ，９２Ｒ    溶液案内面
９４Ｌ，９４Ｒ    溝状凹凸部
９６Ｌ，９６Ｒ    吸引口
１１０    リンス液供給部
１１２    リンス液回収部
１３４，１３８      切換部  
１４６    乾燥用ガス供給源
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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