WO2012070181A1 - 色素吸着装置、色素吸着方法及び基板処理装置 - Google Patents

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WO2012070181A1
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dye
substrate
nozzle
dye solution
flow
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PCT/JP2011/005707
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憲雄 和田
尚司 寺田
喜輝 福田
悟郎 古谷
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東京エレクトロン株式会社
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542—Dye sensitized solar cells

Definitions

  • the present invention relates to a dye adsorbing apparatus, a dye adsorbing method, and a substrate processing apparatus for adsorbing a dye to a porous semiconductor layer formed on the surface of a substrate.
  • the dye-sensitized solar cell has, as a basic structure, a porous semiconductor layer 204 and an electrolyte layer that carry a sensitizing dye between a transparent electrode (cathode) 200 and a counter electrode (anode) 202. 206 is sandwiched between them.
  • the semiconductor layer 204 is divided into cell units together with the transparent electrode 200, the electric field layer 206 and the counter electrode 202, and is formed on the transparent substrate 208 via the transparent electrode 200.
  • the back side of the counter electrode 202 is covered with a counter substrate 210.
  • the transparent electrode 200 of each cell is electrically connected to the adjacent counter electrode 202, and a large number of cells are electrically connected in series or in parallel in the entire module.
  • the dye-sensitized solar cell having such a configuration, when visible light is irradiated from the back side of the transparent substrate 208, the dye supported on the semiconductor layer 204 is excited and emits electrons. The emitted electrons are guided to the transparent electrode 200 through the semiconductor layer 204 and taken out to the outside. The emitted electrons return to the counter electrode 202 via an external circuit (not shown), and are received again by the dye in the semiconductor layer 204 via ions in the electrolyte layer 206. In this way, light energy is immediately converted into electric power and output.
  • the above-described dye adsorption time for the immersion method depends on the type of the dye, but at least several tens of hours are required.
  • the production process of the dye-sensitized solar cell manufactures the tact of all the steps, thereby producing the dye-sensitized solar cell. This is one of the factors that reduce efficiency. To solve this problem, it is conceivable to operate a plurality of immersion type dye adsorption devices in parallel, but at least several tens of devices must be prepared, which is not practical.
  • the present invention solves the problems of the prior art as described above, and can greatly reduce the processing time of the process of adsorbing the dye to the porous semiconductor layer formed on the processing surface of the substrate.
  • An adsorption device and a dye adsorption method are provided.
  • the present invention significantly reduces the processing time of the step of adsorbing the dye to the porous semiconductor layer formed on the surface to be processed of the substrate, and associates and precipitates the dye in the surface layer portion of the porous semiconductor layer.
  • a substrate processing apparatus that can effectively prevent or suppress the above.
  • the dye adsorption apparatus of the present invention is a dye adsorption apparatus that adsorbs a dye to a porous semiconductor layer formed on a surface to be processed of the substrate, and holds the substrate with the surface to be processed facing upward. And a nozzle disposed above the holding unit with the discharge port facing downward, and a dye solution supply unit for pumping a dye solution obtained by dissolving the dye in a predetermined solvent to the nozzle. Then, the dye solution is discharged from the discharge port of the nozzle to the processing surface of the substrate held by the holding unit through the first gap, and the dye solution is discharged on the processing surface of the substrate. A flow is formed to adsorb the dye contained in the dye solution to the semiconductor layer.
  • the dye adsorption method of the present invention is a dye adsorption method in which a dye is adsorbed to a porous semiconductor layer formed on a surface to be processed of the substrate, and the substrate is predetermined with the surface to be processed facing upward.
  • a step of disposing the nozzle to the substrate, a step of feeding a dye solution obtained by dissolving the dye in a predetermined solvent to the nozzle, and a discharge port of the nozzle with respect to the surface to be processed of the substrate Discharging the dye solution through the first gap, forming a flow of the dye solution on the surface to be processed of the substrate, and adsorbing the dye contained in the dye solution to the semiconductor layer;
  • a flow of the dye solution is formed in the gap between the guide surface of the nozzle and the substrate during the treatment, and the porous semiconductor layer on the substrate treatment surface is the same.
  • the dye adsorption process is performed in the flow of a simple dye solution.
  • the impact pressure from the discharge port acts in the vertical direction. This makes it difficult for the dyes to aggregate or associate at the surface layer of the porous semiconductor layer, efficiently penetrates the dye into the interior of the porous semiconductor layer, and accelerates the dye adsorption of the porous semiconductor layer at a high speed. Can do.
  • a concavo-convex portion is formed on the solution guide surface of the nozzle, and a vortex or a turbulent flow is generated in the flow of the dye solution at the concavo-convex portion. It becomes easier to penetrate deeply into the (porous semiconductor layer).
  • a suction part for sucking the dye solution is provided at the end of the flow of the dye solution on the substrate.
  • This suction part preferably has a suction port formed in the lower surface of the nozzle and a vacuum passage formed in the nozzle.
  • the substrate processing apparatus of the present invention includes a holding unit that holds a substrate on which a porous semiconductor layer is formed on a surface to be processed so that the surface to be processed faces upward, and the substrate that is held by the holding unit A dye adsorbing portion for adsorbing the dye to the semiconductor layer, and a rinsing portion for washing off the excess dye from the surface of the semiconductor layer of the substrate, the dye adsorbing portion facing the discharge port downward A first nozzle disposed above the holding unit, and a dye solution supply unit for pumping a dye solution in which the dye is dissolved in a predetermined solvent to the first nozzle, and the holding unit
  • the dye solution is discharged through the first gap from the discharge port of the first nozzle to the surface to be processed of the substrate held on the substrate, and the flow of the dye solution is made to flow on the surface to be processed of the substrate. Forming the dye contained in the dye solution into the semiconductor Adsorbed to the layer.
  • a flow of the dye solution is formed in the gap between the guide surface of the nozzle and the substrate during the dye adsorption process, and the porous semiconductor layer on the substrate processing surface has such a dye.
  • a dye adsorption process is performed in the flow of the solution.
  • the impact pressure from the discharge port acts in the vertical direction. This makes it difficult for the pigments to agglomerate or associate with each other in the surface layer portion of the porous semiconductor layer, efficiently penetrates the pigment into the interior of the porous semiconductor layer, and promotes the dye adsorption of the porous semiconductor layer at a high speed. be able to.
  • the dye adsorption treatment is followed by a rinsing treatment to remove or remove excess dye from the surface of the semiconductor layer on the substrate, thereby efficiently preventing or suppressing dye association / precipitation at the surface layer portion of the porous semiconductor layer.
  • a rinsing treatment to remove or remove excess dye from the surface of the semiconductor layer on the substrate, thereby efficiently preventing or suppressing dye association / precipitation at the surface layer portion of the porous semiconductor layer.
  • the processing time of the step of adsorbing the dye to the porous semiconductor layer on the surface to be processed of the substrate can be greatly shortened by the configuration and operation as described above. it can.
  • the processing time of the step of adsorbing the dye to the porous semiconductor layer on the surface to be processed of the substrate can be greatly shortened by the configuration and operation as described above, It is possible to effectively prevent or suppress dye aggregation / precipitation in the surface layer portion of the porous semiconductor layer.
  • FIG. 6 is a time-pressure characteristic diagram showing one method for changing the discharge pressure of the nozzle during processing.
  • FIG. 6 is a time-pressure characteristic diagram showing another method for varying the discharge pressure of the nozzle during processing. It is a top view which shows one Example which forms the said nozzle in the magnitude
  • FIG. 1 and FIG. 2 show the overall configuration of a dye adsorption device according to an embodiment of the present invention.
  • This dye adsorption device is used, for example, in a process of adsorbing a sensitizing dye to a porous semiconductor layer in a single wafer method in a production process of a dye-sensitized solar cell.
  • the transparent substrate 208 (FIG. 20) on which the transparent electrode 200 and the porous semiconductor layer 204 are formed before the opposing members (the counter electrode 202, the counter substrate 210, and the electrolyte layer 206) are combined is the dye. It becomes the to-be-processed substrate G in the suction device.
  • the transparent substrate 208 is made of, for example, a transparent inorganic material such as quartz or glass, or a transparent plastic material such as polyester, acrylic, or polyimide.
  • the transparent electrode 200 is made of, for example, fluorine-doped SnO 2 (FTO) or indium-tin oxide (ITO).
  • the porous semiconductor layer 204 is made of a metal oxide such as TiO 2 , ZnO, SnO 2 , for example.
  • the substrate G to be processed has a predetermined shape (for example, a quadrangle) and a predetermined size, and is loaded into / unloaded from the dye adsorption device by a transfer robot (not shown).
  • this dye adsorption device has a processing chamber 10 that can be opened to the atmospheric space, and a substrate holding unit 12 is installed at the center of the processing chamber 10.
  • the substrate holding unit 12 is configured as a spin chuck that rotatably holds the substrate G in a horizontal posture, and a disc-shaped chuck plate 14 having a diameter shorter than the short side of the substrate G and a rotation support shaft 16. And a drive unit 18 that rotationally drives the chuck plate 14 in the circumferential direction.
  • concentric and / or radial grooves are formed on the upper surface (substrate mounting surface) of the chuck plate 14, and these grooves pass through a vacuum passage penetrating the inside of the rotation support shaft 16 and the drive unit 18. And connected to a negative pressure source such as a vacuum pump (not shown).
  • a negative pressure source such as a vacuum pump (not shown).
  • the negative pressure suction force is applied to the back surface of the substrate G from each groove, and the substrate G is fixed and held on the chuck plate 14.
  • the substrate holding unit 12 is also provided with a lift pin mechanism (not shown) for raising and lowering the substrate G on the chuck plate 14 when the substrate G is loaded / unloaded.
  • An opening (not shown) for opening and closing the substrate G is formed in the side wall 10a of the processing chamber 10.
  • a large number of ventilation holes (not shown) for introducing clean air from the outside into the chamber are formed in the upper lid 10b of the processing chamber 10.
  • the upper cover 10b may be omitted and the entire surface may be opened, or a fan filter unit (FFU) may be installed on the ceiling of the processing chamber 10.
  • FFU fan filter unit
  • a movable nozzle 20 is provided above the substrate holding unit 12.
  • the nozzle 20 is horizontally supported by the nozzle moving mechanism 22 provided outside the processing chamber 10 via the arm 24, and the processing position P 1 set on the chuck plate 14 is adjacent to the chuck plate 14. It is possible to move horizontally between the standby position P 2 on the standby bus 26 installed in the station.
  • the nozzle moving mechanism 22 includes a linear drive mechanism such as a ball screw mechanism or a linear motor, and further includes an elevating mechanism for changing or adjusting the height position of the nozzle 20 in the vertical direction.
  • the nozzle 20 includes a discharge unit 28 that discharges the dye solution onto the substrate G, and suction units 30L and 30R that suck the dye solution from the substrate G.
  • a discharge unit 28 that discharges the dye solution onto the substrate G
  • suction units 30L and 30R that suck the dye solution from the substrate G.
  • One or a plurality of discharge ports 36L and 36R are provided for discharging the liquid to the outside of the nozzle 20 and sending it to the dye solution recovery section 34.
  • the dye solution supply unit 32 is provided in the middle of the tank 38 for storing the dye solution, the dye solution supply line 40 including, for example, a pipe connecting the tank 38 and the introduction port 33 of the nozzle 20, and the dye solution supply line 40.
  • the electromagnetic on-off valve 42, the supply pump 44, and the electromagnetic proportional valve 46 are provided.
  • the electromagnetic proportional valve 46 is used to variably control or adjust the pressure or flow rate of the dye solution pumped from the tank 38 by the supply pump 44 and pumped to the nozzle 20.
  • the tank 38 is provided with a temperature controller 48 for adjusting the temperature of the dye solution to a predetermined treatment temperature suitable for the dye adsorption treatment. Further, in order to replenish the tank 38 with the dye solution, a new liquid supply pipe 52 from the dye solution supply source 50 and a regenerative liquid supply pipe 54 from the dye solution recovery unit 34 described later are connected to the tank 38.
  • the dye solution used in this dye adsorption apparatus is obtained by dissolving a sensitizing dye in a solvent at a predetermined concentration.
  • a sensitizing dye for example, a metal complex such as metal phthalocyanine, or an organic dye such as a cyanine dye or a basic dye is used.
  • the solvent for example, alcohols, ethers, amides, hydrocarbons and the like are used.
  • the dye solution recovery unit 34 connects the suction pump 58 for sucking the dye solution together with air and sending it to the dye solution trap 56, and connects the inlet side of the suction pump 58 to the discharge ports 36L and 36R of the nozzle 20, for example.
  • a vacuum line 60 made of piping, and an electromagnetic proportional valve 62 and an electromagnetic opening / closing valve 64 provided in the middle of the vacuum line 60 are provided.
  • the electromagnetic proportional valve 64 is used to variably control or adjust the negative pressure or flow rate at which the dye solution is discharged from the discharge ports 36L and 36R of the nozzle 20.
  • the dye solution trap 56 collects the collected dye solution sent together with air from the outlet side of the suction pump 58 in the trap member by, for example, the labyrinth method or the cyclone method, and the collected dye solution is collected in the dye solution.
  • the data is sent to the playback unit 66.
  • the dye solution regenerating unit 66 includes a filter, a concentration adjusting unit, and the like, and generates a regenerated dye solution having substantially the same components and concentration as the new dye solution from the recovered dye solution.
  • An electromagnetic on-off valve 68 and a pump 70 are provided in the middle of the regeneration solution supply pipe 54 connecting the dye solution regeneration unit 66 and the tank 38, and the regeneration is performed from the dye solution regeneration unit 66 to the tank 38 via the regeneration solution supply pipe 54.
  • the dye solution can be replenished at any time.
  • An electromagnetic on-off valve 51 is also provided in the middle of the new liquid supply pipe 52 so that a new dye solution can be supplied to the tank 38 from the dye solution supply source 50 through the new liquid supply pipe 52 as needed. As a result, the dye solution can be reused, and the amount of the new dye solution used can be reduced.
  • One or a plurality of exhaust / drain ports 72 are formed on the bottom surface of the processing chamber 10, and these exhaust / drain ports 72 are connected to the inlet side of the suction pump 58 via an exhaust / drain line 74 made of, for example, piping. It is connected.
  • An electromagnetic opening / closing valve 76 is provided in the middle of the exhaust / drain line 74.
  • An exhaust line 78 is also connected to a standby bus 26 described later.
  • the exhaust line 78 may be connected to the inlet side of the suction pump 58, but is preferably connected to another exhaust pump (not shown).
  • An electromagnetic on-off valve 80 is also provided in the middle of the exhaust line 78.
  • the controller 82 has a microcomputer and a required interface, and controls the operation of each part in the dye adsorption apparatus, and further controls the sequence of the entire apparatus for executing the dye adsorption process.
  • the nozzle 20 is a long nozzle extending in the horizontal direction (Y direction) orthogonal to the horizontal movement direction (X direction) as shown in FIG. 2, and preferably has a total length longer than the diagonal line of the substrate G. .
  • the discharge portion 28 of the nozzle 20 includes a tunnel-shaped buffer chamber (manifold) 84 that extends in the nozzle longitudinal direction (Y direction) at the center of the nozzle 20, and V V from the bottom of the buffer chamber 84.
  • the lower surface of the nozzle 20 extends from both discharge ports 88L and 88R to the left and right outer sides in the width direction (X direction) to form guide surfaces 92L and 92R.
  • These guide surfaces 92L and 92R have one or a plurality (three in the illustrated example) of groove-shaped uneven portions 94L and 94R extending in the longitudinal direction of the nozzle (Y direction) in parallel with the slit-shaped discharge ports 88L and 88R. Is formed.
  • suction ports 96L and 96R of suction portions 30L and 30R that extend in the nozzle longitudinal direction in parallel with the slit-like discharge ports 88L and 88R are formed on the guide surfaces 92L and 92R, respectively, outside the groove-shaped uneven portions 94L and 94R.
  • the pair of left and right suction ports 96L and 96R are slit-like lower vacuum passages 98L and 98R formed in the nozzle 20, tunnel-like buffer chambers (manifolds) 100L and 100R, and slit-like upper vacuum passages 102L and 102R. Are connected to the discharge ports 36L and 36R, respectively (FIG. 7).
  • the substrate G to be processed is carried into the processing container 10 by the transfer robot and placed on the chuck plate 14 of the substrate holding unit 12.
  • the nozzle moving mechanism 22 operates to move the nozzle 20 from the standby position P 2 on the nozzle standby section 26 to the processing position P 1 above the chuck plate 14 in the X direction.
  • the lower surface of the nozzle 20, in particular, the nozzle discharge ports 88L and 88R and the groove-shaped uneven portions 94L and 94R face the substrate G on the chuck plate 14 through a predetermined gap.
  • the dye solution supply unit 32, the dye solution recovery unit 34, and the drive unit 18 of the substrate holding unit 12 are operated to start the dye adsorption process.
  • the electromagnetic on-off valve 42 is opened and the supply pump 44 is operated, and the dye solution is sent from the tank 38 to the introduction port 33 of the nozzle 20 through the dye solution supply line 40 at a predetermined flow rate.
  • the dye solution introduced into the introduction port 33 enters the buffer chamber 84 through the solution introduction passage 90, and from there through the solution discharge passages 86 ⁇ / b> L and 86 ⁇ / b> R to the substrate from the slit-like discharge ports 88 ⁇ / b> L and 88 ⁇ / b> R.
  • Discharged onto G
  • the dye solution is discharged onto the surface to be processed (the porous semiconductor layer 204) of the substrate G with a constant impact force by discharging the dye solution onto the substrate G from the slit-like discharge ports 88L and 88R. Contact.
  • the dye solution discharged onto the substrate G from both the discharge ports 88L and 88R is directed toward the left and right outer sides, that is, the suction ports 96L and 96R along the left and right guide surfaces 92L and 92R, respectively.
  • the grooved uneven portions 94L and 94R of the guide surfaces 92L and 92R generate vertical vortices or turbulence in the flow of the dye solution, and the surface to be processed (porous) of the substrate G
  • the contact pressure of the dye solution with respect to the semiconductor layer 204) is increased.
  • the dye solution that has passed through the groove-shaped uneven portions 94L and 94R is sucked into the suction ports 96L and 96R.
  • the electromagnetic on-off valve 64 is opened and the suction pump 58 is operated, so that the dye solution sucked into the suction units 30L and 30R of the nozzle 20 from the substrate G is discharged into the discharge ports 36L and 36R of the nozzle 20 and the vacuum. Recover via line 60.
  • the driving unit 18 of the substrate holding unit 12 rotates the substrate G in a circumferential direction or an azimuth direction at a predetermined rotation speed integrally with the chuck plate 14 during processing.
  • the flow of the dye solution can be applied to the entire surface to be processed of the substrate G.
  • the surface to be processed of the substrate G there are portions where the movement of the substrate G is in the forward direction and in the reverse direction with respect to the flow of the dye solution.
  • the substrate rotation speed for example, about 1 to 10 ppm.
  • the dye solution discharged from the discharge ports 88L and 88R scatters around the substrate G.
  • the scattered dye solution is collected at the bottom of the processing chamber 10 and is recovered from the exhaust / drain port 72 to the dye solution recovery unit 32.
  • the flow of the dye solution is formed in the gap between the guide surfaces 92L and 92R of the nozzle 20 and the substrate G, and the porous semiconductor layer 204 on the substrate processing surface is A dye adsorption process is performed in the flow of the dye solution.
  • the impact pressure from the slit-like discharge ports 88L and 88R and the turbulent pressure at the groove-like uneven portions 94L and 94R act in the vertical direction.
  • the groove-like uneven portions 94L and 94R are selected to have an appropriate size.
  • the gap dimension between the guide surface 92R and (92L) and the substrate G (the set value)
  • S a, groove-shaped irregularities width W of the part 94R (94L) is desirably selected in the range of 0.3 S a ⁇ 1.5S a, it found that the most desirable effect in the range of 0.5S a ⁇ 1.0S a is obtained It was.
  • the depth D of the groove-like uneven portion 94R (94L) is desirable is selected in the range of 0.3 S a ⁇ 1.5S a, is most preferred that the range of 0.5S a ⁇ 1.0S a I understood.
  • the discharge pressure applied to the processing surface of the substrate G from both the discharge ports 88L and 88R of the nozzle 20 as described above is also important, and the gap dimension S b between the both discharge ports 88R (88L) and the substrate G is important. well optimized independently of the gap size S a solution guide surface 92R (92L) side, it is desirable to choose slit width K to moderate size. However, normally, S b ⁇ K ⁇ S a may be selected.
  • the dye adsorption process in this embodiment ends when the dye solution supply unit 32, the dye solution recovery unit 34, and the drive unit 18 of the substrate holding unit 12 stop when a predetermined processing time has elapsed.
  • the nozzle moving mechanism 22 operates to move the nozzle 20 from the processing position P 1 above the chuck plate 14 to the standby position P 2 on the nozzle standby unit 26.
  • the substrate holding unit 12 releases the suction holding of the substrate G on the chuck plate 14, lifts the substrate G above the chuck plate 14 by a lift pin mechanism, and passes it to the transport robot.
  • the nozzle standby unit 26 is configured as a long solvent reservoir having an upper surface opening 104 corresponding to the nozzle 20. While the nozzle 20 is waiting on the nozzle standby part 26, the discharge ports 88L and 88R, the groove-shaped uneven parts 94L and 94R, and the suction ports 96L and 96R on the lower surface of the nozzle 20 are vaporized by the solvent 106 in the nozzle standby part 26. Exposed to. This prevents clogging.
  • FIG. 8 shows the overall configuration of the substrate processing apparatus in one embodiment of the present invention.
  • parts having the same configuration or function as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • This substrate processing apparatus includes the dye adsorbing apparatus in the first embodiment as a dye adsorbing part, and further includes a rinse part and a drying part.
  • the rinse part in this embodiment includes the substrate holding part 12, the nozzle 20, the rinse liquid supply part 110, and the rinse liquid recovery part 112.
  • the substrate holding unit 12 and the nozzle 20 are used not only in the dye adsorption unit but also in the rinse unit and the drying unit.
  • the suction pump 58, the vacuum line 60, the electromagnetic proportional valve 62, the electromagnetic on-off valve 64, and the suction pump 58 are shared between the dye solution recovery unit 34 of the dye adsorption unit and the rinse liquid recovery unit 112 of the rinse unit. .
  • the rinsing liquid supply unit 110 includes a tank 114 that stores the rinsing liquid, a rinsing liquid supply line 116 that includes, for example, piping for supplying the rinsing liquid from the tank 114 to the nozzle 20, and an intermediate portion of the rinsing liquid supply line 116.
  • An electromagnetic on-off valve 118, a supply pump 120, and an electromagnetic proportional valve 122 are provided.
  • the electromagnetic proportional valve 122 is used to variably control or adjust the pressure or flow rate of the rinse liquid pumped from the tank 114 by the supply pump 120 and pumped to the nozzle 20.
  • a new liquid supply pipe 126 from the rinse liquid supply source 124 and a rinse liquid recovery pipe 128 from the rinse liquid recovery unit 112 are connected to the tank 114.
  • An electromagnetic on-off valve 130 is provided in the middle of the new liquid supply pipe 126 so that a new rinse liquid can be supplied to the tank 114 from the rinse liquid supply source 124 via the new liquid supply pipe 126 as needed.
  • the rinse liquid recovery unit 112 is provided with a filter 132 for removing dust and impurities in the middle of the rinse liquid recovery pipe 128.
  • the rinsing liquid may be any liquid that dissolves the sensitizing dye. For example, alcohols, ethers, amides, hydrocarbons, and the like can be preferably used.
  • a first switching unit 134 including, for example, a directional control valve is provided, and the introduction port 33 of the nozzle 20 is connected from, for example, a pipe Are connected to the output port of the switching unit 134 via the common fluid supply line 136, and the terminal of the dye solution supply line 40, the rinse liquid supply line 116, and the gas supply line 148 from the drying unit described later is connected to 3 of the switching unit 134. Each is connected to one input port.
  • a second switching unit 138 comprising a valve is provided, and the outlet side of the suction pump 58 is connected to the input port of the switching unit 138 via the drainage pipe 140, and the dye solution recovery pipe 142, the rinse liquid recovery pipe 128, and the drain pipe The starting ends of 144 are connected to the three output ports of the switching unit 138, respectively.
  • the drying unit includes a drying gas supply source 146 made of, for example, a hot air generator or a blower fan, and supplies a drying gas (for example, to the nozzle 20 via the gas supply line 148, the switching unit 134, and the fluid supply line 136). Air, nitrogen gas, etc.) can be pumped at a predetermined flow rate.
  • An on-off valve 150 is provided in the middle of the gas supply line 148.
  • the controller 82 has a microcomputer and a required interface as in the first embodiment, and controls the operation of each part (dye adsorption part, rinse part, drying part) in the substrate processing apparatus, Controls the sequence for performing the dye adsorption process, the rinsing process and the drying process.
  • a dye adsorption process, a rinsing process, and a drying process are sequentially performed on the processing target substrate G placed on the chuck plate 14 of the substrate holding unit 12 in the processing chamber 10.
  • the dye adsorption step is executed by the dye adsorption unit under the control of the controller 82.
  • the entry side of the first switching unit 134 is switched to the dye solution supply line 40
  • the exit side of the second switching unit 138 is switched to the dye solution recovery tube 142.
  • the dye solution is fed from the dye solution supply unit 32 to the nozzle 20 at a predetermined flow rate, and the nozzle 20 is placed on the substrate G that rotates together with the chuck plate 14.
  • the dye solution is discharged from the slit-shaped discharge ports 88L and 88R.
  • the dye solution is brought into pressure contact with the surface to be processed (porous semiconductor layer 204) of the substrate G with a constant impact force, and further, the dye solution is formed on the groove-shaped uneven portions 94L and 94R of the solution guide surfaces 92L and 92R of the nozzle 20.
  • a vertical vortex or turbulent flow is generated in the flow of the liquid, and the contact pressure of the dye solution on the surface to be processed (porous semiconductor layer 204) of the substrate G is increased.
  • aggregation or association of the dyes hardly occurs in the surface layer portion of the porous semiconductor layer 204, the dye efficiently penetrates into the interior of the porous semiconductor layer 204, and the dye adsorption to the porous semiconductor layer 204 is performed at high speed. proceed.
  • the dye adsorption unit (particularly, the dye solution supply unit 32, the dye solution recovery unit 34, and the drive unit 18 of the substrate holding unit 12) stops, and the dye adsorption step. Ends.
  • the rinsing unit starts the rinsing process while the nozzle 20 is fixed at the processing position P 1 .
  • the entry side of the first switching unit 134 is switched to the rinse liquid supply line 116.
  • the on-off valve 64 is opened, and the suction pump 58 and the electromagnetic proportional valve 62 are operated.
  • the outlet side of the second switching unit 138 is kept connected to the dye solution recovery tube 142.
  • the rinsing liquid is fed from the rinsing liquid supply unit 110 to the nozzle 20 at a predetermined flow rate, and the slit-like discharge ports 88L of the nozzle 20 are placed on the substrate G that rotates together with the chuck plate 14 at a predetermined speed.
  • the rinse liquid is discharged from 88R.
  • a flow of the rinsing liquid is formed in the gap between the guide surfaces 92L and 92R of the nozzle 20 and the substrate G, and the porous semiconductor layer 204 on the substrate processing surface is in the flow of the rinsing liquid. Get rinsed.
  • excess dye or dye solution adhering to or remaining on the surface of the porous semiconductor layer 204 is quickly washed away.
  • the dye may associate and precipitate, and the photoelectric conversion efficiency may be reduced.
  • the excess dye is removed from the surface of the porous semiconductor layer 204 by the rinsing process as described above, so that the association / precipitation of the dye in the surface layer portion of the porous semiconductor layer 204 can be effectively prevented. it can. Thereby, the efficiency, reproducibility, and stability of photoelectric conversion in the dye-sensitized solar cell can be improved.
  • the outlet side of the second switching unit 138 is kept switched to the dye solution recovery pipe 142, so that it is discharged from the discharge ports 36L and 36R of the nozzle 20.
  • the used rinse liquid (recovery liquid) mixed with the dye solution is sent to the dye solution recovery section 34 through the vacuum line 60, the second switching section 138 and the dye solution recovery pipe 14.
  • the dye solution recovery unit 34 generates a regenerated dye solution from the recovery solution mixed with the dye solution, and sends the regenerated dye solution to the tank 38 (FIG. 1) of the dye solution unit 32.
  • the outlet side of the second switching unit 138 is switched to the rinsing liquid recovery pipe 128 and the recovered liquid is sent to the rinsing liquid recovery unit 112.
  • the outlet side of the second switching unit 138 may be switched to the drain pipe 144 in the middle of the rinsing process, and the outlet side of the second switching unit 138 may be switched to the rinse liquid recovery pipe 128 only in the latter stage of the rinsing process.
  • the rinsing unit (particularly, the rinsing liquid supply unit 110, the rinsing liquid recovery unit 112, and the drive unit 18 of the substrate holding unit 12) stops, and the rinsing process ends. .
  • the drying unit starts the drying process while the nozzle 20 is fixed at the processing position P 1 .
  • the entry side of the first switching unit 134 is switched to the gas supply line 148 and the on-off valve 150 is opened.
  • the open / close valve 64 of the dye solution / rinse solution recovery system is closed.
  • the on-off valve 76 is kept open, the suction pump 58 is operated, and the exhausting of the processing chamber 10 is continued.
  • the exit side of the second switching unit 138 is switched to the drain pipe 144.
  • a drying gas is sent from the drying gas supply source 146 to the nozzle 20 at a predetermined flow rate, and the slit of the nozzle 20 is formed on the surface to be processed of the substrate G that rotates together with the chuck plate 14 at a predetermined speed. Drying gas is sprayed from the gas discharge ports 88L and 88R. As a result, the rinse liquid adhering to the surface to be processed of the substrate G is blown off by the gas flow from the nozzle 20, and the surface to be processed of the substrate G is dried.
  • the drying unit (particularly, the drying gas supply source 146, the suction pump 58, and the drive unit 18 of the substrate holding unit 12) stops, and the drying process ends.
  • the nozzle moving mechanism 22 operates to move the nozzle 20 from the processing position P 1 above the chuck plate 14 to the standby position P 2 on the nozzle standby unit 26.
  • the substrate holding unit 12 releases the suction holding of the substrate G on the chuck plate 14, lifts the substrate G above the chuck plate 14 by a lift pin mechanism, and passes it to the transport robot.
  • the substrate processing apparatus of this embodiment greatly increases the time required for the process of adsorbing the sensitizing dye to the porous semiconductor layer on the substrate by incorporating the dye adsorption apparatus of the first embodiment. It can be shortened, and by providing a rinsing part, the rinsing process is performed immediately after the dye adsorption process to remove excess dye from the surface layer part of the semiconductor layer of the substrate, effectively preventing or suppressing dye association / precipitation. The efficiency, reproducibility, and stability of photoelectric conversion in the dye-sensitized solar cell can be improved.
  • the nozzle 20 used for the sensitizing dye adsorption process is used as it is as a post-processing nozzle, that is, as a rinsing nozzle for rinsing and further as a gas nozzle for drying.
  • a post-processing nozzle that is, as a rinsing nozzle for rinsing and further as a gas nozzle for drying.
  • a dedicated supply pump 120 and a proportional valve 122 are provided in the rinse liquid supply unit 110.
  • the supply pump 44 and the proportional valve 46 of the dye solution supply unit 32 may be used as the supply pump 120 and the proportional valve 122.
  • a nozzle dedicated for rinsing or a nozzle dedicated for drying separately from the nozzle 20 for sensitizing dye adsorption treatment As such a rinse-only nozzle or a drying-only nozzle, any conventionally known or publicly known nozzle can be used, but another nozzle having the same configuration as the nozzle 20 dedicated to the sensitizing dye adsorption process may be used. Good. Therefore, when different nozzles are used for different processes as described above, the substrate holding unit 12 and the process chamber 10 may be different for each process. Further, in the drying process, the substrate G can be drained (dried) by rotating the substrate G integrally with the chuck plate 14 without using any nozzle, for example. [Other Embodiments or Modifications]
  • the cross-sectional shape of the groove-like uneven portions 94L and 94R of the nozzle 20 is a shape other than a square, for example, a triangle as shown in FIGS. 9A and 9B.
  • the width of the inlet of the groove-shaped uneven portions 94L, 94R is set to W and depth (
  • W 0.3S a to 1.5S a
  • D 0.3S a to 1.5S a are desirable
  • W 0.5S a to 1.0S a
  • D range of 0.5S a ⁇ 1.0S a most preferred.
  • the discharge passages 86L and 86R and the discharge ports 88L and 88R of the nozzle 20 can be configured by a large number of pores (tunnels) arranged at a constant pitch in the longitudinal direction of the nozzle. .
  • Such a porous discharge port has an advantage that the discharge pressure (impact force) on the substrate G can be further increased.
  • the groove-like uneven portions 94L and 94R of the nozzle 20 are not limited to the configuration in which the concave portions are recessed deeply with respect to the guide surfaces 92L and 92R, but the convex portions are on the gap side with respect to the guide surfaces 92L and 92R as shown in FIG. It is also possible to have a configuration that protrudes into the area.
  • the nozzle 20 may be configured to include one system of discharge ports 84, guide surfaces 92, groove-shaped uneven portions 94, and suction ports 96.
  • the reverse substrate movement direction rotation direction
  • the relative flow rate of the dye solution (or rinse solution) can be increased at each position on the substrate G.
  • FIGS. 13A and 13B a configuration in which the groove-shaped uneven portions 94L and 94R are omitted from the guide surfaces 92L and 92R of the nozzle 20 is possible.
  • the groove-shaped uneven portions 94L and 94R of the nozzle 20 cause vortex or turbulent flow in the flow of the dye solution (or rinse liquid) on the substrate G, and greatly contribute to speeding up the dye adsorption process. Accordingly, the efficiency of the dye adsorption process (or the rinsing process) is lowered and the processing time is increased by the absence of the groove-shaped uneven portions 94L and 94R.
  • the efficiency of the dye adsorption treatment is remarkably high and the treatment time is remarkably shortened due to the action of the flow of the dye solution and the discharge pressure (impact force).
  • FIGS. 14A and 14B or FIGS. 15A and 15B a configuration in which the suction portions 30L and 30R are omitted from the nozzle 20 is also possible.
  • the flow of the dye solution (or rinsing liquid) on the substrate G is slowed by the absence of the suction portions 30L and 30R, the efficiency of the dye adsorption process (or rinsing process) is reduced, and the processing time is increased.
  • the efficiency of the dye adsorption treatment is still high and the treatment time is short as compared with the conventional immersion method.
  • the substrate G is rotated in the azimuth direction on the substrate holder 12 during processing.
  • the entire length of the nozzle 20 (discharge port 88) is adjusted to the length of the substrate G, so that both ends of the nozzle 20 (discharge port 88) are formed on the substrate G during processing. It can be prevented from protruding outside (that is, completely preventing the dye solution from splashing around).
  • the nozzle 20 is made larger than the substrate G so as to completely cover the substrate G exceeding the size of the substrate G not only in the longitudinal direction (Y direction) but also in the width direction (X direction). It is also possible to make the size one size larger. In this case, the dye adsorption process can be performed with both the nozzle 20 and the substrate G stationary.
  • the nozzle 20 can be configured in a disc shape.
  • the nozzle 20 includes a concentric circular discharge port 88, a circular guide surface 92, a circular groove-shaped uneven portion 94, and a circular suction port 96.
  • the uneven portion 94 (94L, 94R) of the nozzle 20 can be formed in a form other than the groove, such as a dimple.
  • the nozzle 20 is stopped and the substrate G is moved in the longitudinal direction (Y direction) of the nozzle 20. It is also possible to adopt a configuration in which the linear movement or reciprocation is performed in the orthogonal horizontal direction (X direction).
  • a placement type or floating type stage or a conveyor can be used as a means for holding and horizontally moving the substrate G.
  • a configuration in which the suction unit 30 (30L, 30R) is independent from the nozzle 20 is also possible. Therefore, for example, a configuration in which the suction port 96 (96L, 96R) of the separate suction unit 30 (30L, 30R) is arranged next to both sides (or one side) away from the nozzle 20 is also possible.
  • the present invention can be suitably applied to the step of adsorbing the sensitizing dye to the porous semiconductor layer in the manufacturing process of the dye-sensitized solar cell as described above.
  • the present invention is applicable to a process of adsorbing an arbitrary dye on an arbitrary thin film formed on the surface of the substrate.

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Abstract

【課題】基板表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すること。 【解決手段】処理中に、ノズル２０の溶液案内面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、基板被処理面の多孔質半導体層の表層部で色素同士の凝集または会合が起り難く、多孔質半導体層の内奥へ色素が効率よく浸透し、多孔質半導体層への色素吸着が高速に進行する。

Description

色素吸着装置、色素吸着方法及び基板処理装置
　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色素吸着装置および色素吸着方法ならびに基板処理装置に関する。
　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。
ここで、半導体層２０４は、透明電極２００、電界層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。
　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。
　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。
特開２００６－２４４９５４号公報
　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。
　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できる色素吸着装置および色素吸着方法を提供する。
　さらに、本発明は、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工程の処理時間を大幅に短縮するとともに、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基板処理装置を提供する。
　本発明の色素吸着装置は、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。
　本発明の色素吸着方法は、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ノズルに圧送し、前記基板の被処理面に対して前記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。
　本発明の色素吸着装置または色素吸着方法においては、処理中に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。
　本発明の好適な一態様によれば、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。
　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、ノズルの下面に形成される吸引口と、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。
　本発明の基板処理装置は、被処理面に多孔質の半導体層が形成されている基板を前記被処理面が上を向くようにして保持する保持部と、前記保持部に保持される前記基板の半導体層に色素を吸着させるための色素吸着部と、前記基板の半導体層の表面から余分の色素を洗い落すためのリンス部とを具備し、前記色素吸着部が、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。
　本発明の基板処理装置においては、色素吸着処理中に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て、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。そして、色素吸着処理に続けてリンス処理を行い、基板上の半導体層表面から余分の色素を取り除くことにより、多孔質半導体層の表層部における色素の会合・析出を効率的に防止ないし抑制することができる。
　本発明の色素吸着装置または色素吸着方法によれば、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することができる。
　また、本発明の基板処理装置によれば、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。
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断面図である。 上記色素吸着装置の要部の構成を示す平面図である。 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。 上記ノズルの要部の構成を示す縦断面図である。 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断面図である。 上記ノズルの溝状凹凸部のサイズ条件を示す図である。 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。 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。 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断面図である。 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９Ａのノズルの構成を示す縦断面図である。 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。 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。 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。 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１３Ａのノズルの要部の構成を示す縦断面図である。 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１４Ａのノズルの要部の構成を示す縦断面図である。 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１５Ａのノズルの要部の構成を示す縦断面図である。 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。 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。 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。 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。 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。 色素増感太陽電池の基本構造を示す縦断面図である。
　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］
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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）。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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３２に回収されるようになっている。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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］
　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。
　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、吸引ポンプ５８、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。
　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。
　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。
　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を共用させるために、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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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］
　以上、本発明の好適な一実施形態を説明したが、本発明は上述した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。
　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。
　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。
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。
　また、図１２に示すように、ノズル２０に１系統の吐出口８４、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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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から離してその両側（または片側）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。
　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。
　　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
　　

Claims (21)

  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、
    　色素吸着装置。
  2. 　前記保持部上の前記基板と前記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し、
    　前記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に記載の色素吸着装置。
  3. 　前記保持部上の前記基板と前記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し、
    　前記ノズルの吐出口は一定の方向に一定のピッチで配列された多数の吐出孔を有し、前記吐出孔の配列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に記載の色素吸着装置。
  4. 　前記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に記載の色素吸着装置。
  5. 　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４に記載の色素吸着装置。
  6. 　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ノズルに圧送し、前記基板の被処理面に対して前記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
    　を有する色素吸着方法。
  7. 　処理中に、前記基板と前記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、
    　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６に記載の色素吸着方法。　
  8. 　前記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６に記載の色素吸着方法。
  9. 　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８に記載の色素吸着方法。
  10. 　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８に記載の色素吸着方法。
  11. 　処理中に前記ノズルの吐出圧力または吐出流量を可変する、請求項６に記載の色素吸着方法。
  12. 　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１１に記載の色素吸着方法。
  13. 　処理の途中で前記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１１に記載の色素吸着方法。
  14. 　被処理面に多孔質の半導体層が形成されている基板を前記被処理面が上を向くようにして保持する保持部と、
    　前記保持部に保持される前記基板の半導体層に色素を吸着させるための色素吸着部と、
    　前記基板の半導体層の表面から余分の色素を洗い落すためのリンス部と
    　を具備し、
    　前記色素吸着部が、
    　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。
  15. 　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し、
    　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１４に記載の基板処理装置。
  16. 　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し、
    　前記第１のノズルの吐出口は一定の方向に一定のピッチで配列された多数の吐出孔を有し、
    　前記吐出孔の配列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１４に記載の基板処理装置。
  17. 　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１４に記載の色素吸着装置。
  18. 　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１４に記載の基板処理装置。
  19. 　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１４に記載の基板処理装置。
  20. 　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１９に記載の基板処理装置。
  21. 　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１９に記載の基板処理装置。　
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