【手続補正書】
【提出日】平成25年2月13日(2013.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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色素吸着装置であって、
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、
吐出口を下に向けて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、
前記保持部に保持される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第１のギャップを介して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、
基板処理装置。
【請求項２】
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を有する、請求項１に記載の色素吸着装置。
【請求項３】
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２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
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２に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記第１のノズルの吐出口はスリット状に形成され、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が形成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
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ており、前記案内面に沿って前記色素溶液の流れが形成される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記第１のノズルの前記案内面に凹凸部が形成されている、請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
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７に記載の基板処理装置。
【請求項９】
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７または請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
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７または請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記基板の上で前記色素溶液の流れの終端に位置して、前記色素溶液を吸引する吸引部を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記吸引部は、前記ノズルの下面に形成される吸引口を有し、前記吸引口は、吐出口と平行または同心状に延びる、請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
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１〜１２のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
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２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】
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１３〜１５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１７】
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１６に記載の基板処理装置。
【請求項１８】
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１７に記載の基板処理装置。
【請求項１９】
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色素吸着方法であって、
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のノズル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第１のギャップを介して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
を有する基板処理方法。
【請求項２０】
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、請求項１９に記載の基板処理方法。
【請求項２１】
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する、請求項１９または請求項２０に記載の基板処理方法。
【請求項２２】
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を形成する、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項２３】
前記色素溶液は、前記案内面に形成されている凹凸部によって乱流を起こす、請求項２２に記載の基板処理方法。
【請求項２４】
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１９〜２３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項２５】
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１９〜２４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項２６】
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２５に記載の基板処理方法。
【請求項２７】
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２５に記載の基板処理方法。
【請求項２８】
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１９〜２７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項２９】
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２８に記載の基板処理方法。
【請求項３０】
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２９に記載の基板処理方法。
【請求項３１】
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２８〜３０のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項３２】
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３１に記載の基板処理方法。
【請求項３３】
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３２に記載の基板処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】基板処理装置及び基板処理方法
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の基板処理装置は、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色素吸着装置であって、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、吐出口を下に向けて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、前記保持部に保持される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第１のギャップを介して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、
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の基板処理方法は、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色素吸着方法であって、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のノズル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第１のギャップを介して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する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明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。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。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の好適な一態様によれば、第１のノズルの溶液案内面に凹凸部が形成され、この凹凸部で色素溶液の流れに渦または乱流が発生し、これによって色素溶液が基板の被処理面（多孔質半導体層）の内奥へ一層浸透しやすくなる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
さらに、本発明の好適な一態様によれば、基板の上で色素溶液の流れの終端に位置して、色素溶液を吸引する吸引部が設けられる。この吸引部は、好ましくは、第１のノズルの下面に形成される吸引口と、第１のノズルの内部に形成されるバキューム通路とを有する。この吸引部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とができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
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。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
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。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2012129188.tif 000001
【手続補正３３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５Ｂ】
2012129188.tif 000002