JP2002083824A - 化合物半導体薄膜ならびにその製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＩＢ族元素、IIIＢ族元素、およびVIＢ族元
素を含む化合物半導体薄膜の新規な製造方法を提供す
る。 【解決手段】 ＩＢ族元素、IIIＢ族元素およびVIＢ族
元素を含む化合物半導体薄膜の製造方法が：（ａ）少な
くともスパッタリング法を用いて原料元素を基板上に供
給して、ＩＢ族元素およびIIIＢ族元素を含む前駆体薄
膜、またはＩＢ族元素、IIIＢ族元素およびVIＢ族元素
を含む前駆体薄膜を基板上に形成する工程と；（ｂ）ス
パッタリング法以外の方法を用いてVIＢ族元素を該前駆
体薄膜上に供給しながら、前駆体薄膜が形成された基板
を工程（ａ）における温度よりも高い温度で熱処理し
て、該前駆体薄膜から、ＩＢ族元素、IIIＢ族元素およ
びVIＢ族元素を含む化合物半導体薄膜を基板上に形成す
る工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体薄膜
の製造方法および装置ならびにこれから得られる化合物
半導体薄膜に関する。より詳細には、本発明は、薄膜太
陽電池の分野において利用されるＩＢ族元素、IIIＢ族
元素およびVIＢ族元素を含む化合物半導体薄膜の製造方
法および装置ならびにこれから得られる化合物半導体薄
膜に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄膜太陽電池を構成する光吸収層
として、ＩＢ族元素、IIIＢ族元素およびVIＢ族元素か
らなるカルコパイライト構造を有する化合物半導体薄膜
が使用されている。このような化合物半導体薄膜として
は、例えば、ＣｕＩｎＳｅ₂膜（いわゆる「ＣＩＳ」
膜）、ＣｕＩｎＧａＳｅ₂膜（詳細にはＣｕ（Ｉｎ、Ｇ
ａ）Ｓｅ₂膜、いわゆる「ＣＩＧＳ」膜）などが挙げら
れる。

【０００３】このような化合物半導体薄膜の従来の製造
方法は、一般的に、蒸着法を用いる方法とスパッタリン
グ法を用いる方法とに大別される。以下、これらの方法
の例として、ＣｕＩｎＳｅ₂膜を形成する場合の代表的
な方法についていくつか説明する。

【０００４】蒸着法を用いる従来の方法としては、目的
の化合物半導体薄膜の構成元素を蒸着法により高温の基
板上に多段階で供給する方法が挙げられる。この方法に
おいては、Ｃｕ蒸発原料、Ｉｎ蒸発原料、Ｓｅ蒸発原料
がそれぞれ設置された蒸着源を備え、所定の圧力に保持
された真空チャンバ内で、例えば上面にＭｏ膜を備える
ガラス基板を室温よりも高い約３２５℃の温度に加熱し
た状態で、まず第１段階として、Ｉｎ蒸発原料およびＳ
ｅ蒸発原料を加熱して蒸発させ、基板上にＩｎおよびＳ
ｅを供給して、比較的低温の基板上にＩｎ−Ｓｅ層を形
成する。次に第２段階として、基板を更に加熱して約５
００〜６００℃の高温とし、この状態で、Ｃｕ蒸発原料
およびＳｅ蒸発原料を加熱して蒸発させ、ＣｕおよびＳ
ｅをそれぞれ蒸着法により供給する。このとき、基板が
高温状態にあるので、Ｉｎ−Ｓｅ層表面に供給されたＣ
ｕおよびＳｅは、Ｉｎ−Ｓｅ層の上に積層されずにＩｎ
−Ｓｅ層中に取り込まれて化合物を形成し、これによ
り、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｅ化合物層が成長する。最後に第３
段階として、基板を高温に保った状態で、Ｉｎ蒸発原料
およびＳｅ蒸発原料を加熱して蒸発させ、ＩｎおよびＳ
ｅをそれぞれ蒸着法により供給する。この段階において
も、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓｅ層表面に供給されたＣｕおよびＳ
ｅは、この層の中に取り込まれて化合物を形成して、Ｃ
ｕ−Ｉｎ−Ｓｅ化合物層が成長し、最終的にＣｕＩｎＳ
ｅ₂膜を形成する。

【０００５】他方、スパッタリング法を用いる従来の方
法としては、目的の化合物半導体薄膜の構成元素をスパ
ッタリング法により基板上に一段階で供給する方法が挙
げられる。この方法においては、例えばＣｕターゲッ
ト、Ｉｎターゲット、およびＳｅターゲットがそれぞれ
設置されたスパッタ源を備え、所定の圧力に保持された
真空チャンバ内で、各ターゲットをスパッタリングし
て、上述のような基板上にＣｕ、Ｉｎ、およびＳｅを同
時に供給し、これによりＣｕＩｎＳｅ₂膜が成長して形
成される。ターゲットとしては、Ｃｕ、Ｉｎ、およびＳ
ｅからなる群から選択される任意の組み合わせの材料か
らなるターゲットを用いることもできる。

【０００６】また、スパッタリング法を用いるもう１つ
の従来の方法として、目的の化合物半導体薄膜のＳｅ以
外の構成元素をスパッタリング法により基板上に多段階
で供給して積層膜を形成し、その後、セレン化水素（Ｈ
₂Ｓｅ）雰囲気で基板を熱処理する方法がある。この方
法においては、まず、所定の圧力に保持された真空チャ
ンバ内で、上述のような基板上に例えばＣｕターゲット
をスパッタリングしてＣｕを供給し、次いでＩｎターゲ
ットをスパッタリングしてＩｎを供給し、これによりＣ
ｕ膜およびＩｎ膜を順次形成して積層膜とする。次い
で、得られた基板をセレン化水素雰囲気で約５００℃に
加熱して熱処理（またはＳｅ化処理とも言う）する。こ
のときＣｕ膜およびＩｎ膜からなる積層膜はＳｅを取り
込んで、化合物形成しながら成長して、最終的にＣｕＩ
ｎＳｅ₂膜を形成する。

【０００７】上述のような方法に加えて、目的の化合物
半導体薄膜のＳｅ以外の構成元素をスパッタリング法に
より、同時にＳｅを蒸着法により一段階で基板上に供給
する方法がある。この方法においては、所定の圧力に保
持された真空チャンバ内で、例えばＣｕターゲットおよ
びＩｎターゲットをスパッタリングして、上述のような
基板上にそれぞれＣｕおよびＩｎを一段階で供給し、こ
れと同時にＳｅ蒸発原料を加熱して蒸発させ、Ｓｅを蒸
着法により供給する。これによりＣｕ、Ｉｎ、およびＳ
ｅが同時に供給され、ＣｕＩｎＳｅ₂膜が成長する。

【０００８】以上、ＣｕＩｎＳｅ₂膜の形成方法につい
て詳述したが、ＣｕＩｎＧａＳｅ₂膜およびこれに類す
る薄膜についてもほぼ同様にして形成することができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】近年、薄膜太陽電池の
更なる大容量化（大面積化）、高効率化、および低コス
ト化が望まれている。これに伴って、薄膜太陽電池の光
吸収層として用いられるＩＢ族元素、IIIＢ族元素、お
よびVIＢ族元素を含む化合物半導体薄膜についても、大
面積に亘って膜厚が均一で良質で安価な薄膜形成技術の
確立が望まれている。

【００１０】しかしながら、上述のような従来の化合物
半導体薄膜の製造方法は、いずれもこのような要望を十
分に満たすものではない。

【００１１】蒸着法を単独で用いる従来の製造方法で
は、一般的に蒸着源として、例えば金属ワイヤーなどの
ヒーターを巻いたるつぼなどを用い、このるつぼに蒸発
原料を入れて、真空下で抵抗加熱を用いて蒸発原料を加
熱して蒸発させているが、このような方法では、るつぼ
内の蒸発原料の量に依存して蒸発原料の蒸発速度（また
は蒸着速度もしくは供給速度）が変化するという問題が
ある。このため、一定の蒸発速度を得るために、蒸発原
料の蒸発・消費に従ってヒーターに流す電流を適切に変
化させて制御することが好ましいが、このような制御は
実際には困難である。また、このような蒸着源を用いる
蒸着法では、大面積基板上に薄膜を均一な厚さで形成す
ることは難しい。これに加えて、蒸着法では、基板を高
温状態（例えば約５００〜６００℃）で長時間（例えば
約１０〜９０分）に亘って加熱する必要があるため消費
電力量が大きく、製造コストが高い。

【００１２】他方、スパッタリング法を単独で用いる従
来の製造方法では、一般的に、原料元素のターゲットを
スパッタ源に設置し、真空下でターゲットをＡｒイオン
などでスパッタリングしてスパッタ蒸発させているが、
このような方法によれば、蒸発速度の変動が小さいため
に、上記のような蒸着法を用いる方法に比べて、大面積
基板上に薄膜を均一な厚さで形成することが容易であ
り、膜厚の制御性が高い。しかしながら、VIＢ族元素を
スパッタリング法により供給する場合、VIＢ族元素（ま
たはこれを含む）ターゲットからスパッタ蒸発により放
出されるVIＢ族元素の一部が負イオン化され、この負イ
オン化したVIＢ族元素が膜表面に衝撃を与えて、膜に欠
陥を生じさせるという問題がある。

【００１３】また、スパッタリングによって積層膜を形
成し、次いでセレン化水素雰囲気で熱処理（またはＳｅ
化処理）する上述の従来の製造方法によれば、上記のよ
うな欠陥はスパッタリング後の熱処理により緩和される
ため、膜質を向上させることができる。しかしながら、
この方法において使用するセレン化水素は有毒ガスであ
り、危険性が高い作業環境で製造を実施することにな
る。更に、Ｓｅ化処理に使用されたセレン化水素および
副生成物である水素などを大気中に廃棄するために除害
装置などの特別な付帯設備を設置する必要があり、その
ような設備の設置および維持のための追加の費用を要す
る。

【００１４】これに対して、Ｓｅ以外の構成元素をスパ
ッタリング法により、同時にＳｅを蒸着法により一段階
で基板上に供給する上述の従来の製造方法によれば、VI
Ｂ族元素をスパッタリング法でなく蒸着法により供給す
ることができるので、欠陥形成の問題を回避でき、その
上、有毒なセレン化水素を使用しないので、より安全な
作業環境で製造を実施できる。しかしながら、この方法
では、VIＢ族元素以外のＩＢ族元素およびIIIＢ族元素
をスパッタリング法により供給すると同時に、VIＢ族元
素を蒸着法により供給するため、例えばＩＢ族元素とし
てＣｕ、IIIＢ族元素としてＩｎおよび／またはＧａ、V
IＢ族元素としてＳおよび／またはＳｅを用いる場合な
どに、低融点のIIIＢ族およびVIＢ族元素が再蒸発して
不足して、相対的に高融点のＩＢ族元素が過剰となり、
これにより、他の方法に比べて組成ずれ（即ち、目的の
化合物の組成からずれた組成を有する化合物が形成され
ること）が大きく生じやすいという新たな問題が起こ
る。

【００１５】このような組成ずれが起こる現象は、例え
ば上述のようにＩＢ族元素としてＣｕ、IIIＢ族元素と
してＩｎ、VIＢ族元素としてＳｅを用いてこれら全ての
元素をスパッタリング法により供給する場合には、Ｉｎ
とＳｅとが基板の供給表面において高融点のＩｎ₂Ｓｅ₃
化合物相を初期に形成するので、低融点元素（この場合
ＩｎおよびＳｅ）の再蒸発が防止されるために見られな
かった。しかし、Ｓｅを蒸着法により供給し、これと同
時にＣｕおよびＩｎをスパッタリング法により供給する
場合には、蒸着法により供給されるＳｅ粒子のエネルギ
ーが、スパッタリング法により供給されるＩｎ粒子のエ
ネルギーに比べてはるかに小さく、Ｉｎ ₂Ｓｅ₃化合物相
を形成するのが困難になるので、全ての元素をスパッタ
リング法により供給する場合より多くのＩｎおよびＳｅ
の再蒸発が生じ、他方、ＩｎおよびＳｅと同時に供給さ
れる高融点のＣｕは再蒸発がほとんど起こらないので、
ＩｎおよびＳｅに対して相対的に過剰となる。その結
果、スパッタリング法と蒸着法とを同時に用いて一段階
のみで基板上に供給する方法では、場合によっては大き
な組成ずれが生じ易くなると考えられる。

【００１６】この組成ずれの問題は、IIIＢ族元素とし
てＧａ、VIＢ族元素としてＳを用いる場合にも同様に起
こる。ＧａおよびＳも融点が低く、再蒸発しやすいから
である。

【００１７】本発明は、上記のような従来の課題を解決
すべくなされたものであり、本発明の目的は、ＩＢ族元
素、IIIＢ族元素およびVIＢ族元素を含む化合物半導体
薄膜の製造方法であって、大面積に亘る不均一な膜厚、
大きい組成ずれの発生、結晶欠陥の発生、作業環境の危
険性の高さ、高い製造コストなどの従来の問題点を少な
くとも部分的に改善する新規な製造方法およびそのよう
な方法を実施し得る装置、ならびにこれによって得られ
る化合物半導体薄膜を提供することにある。

【００１８】尚、本明細書を通じて、「スパッタリング
法」とは、イオン化されたガス原子（例えばＡｒイオ
ン）を加速し、これを用いてスパッタ源に備えられる原
料元素のターゲットからスパッタリング現象により原料
粒子を放出（またはスパッタ蒸発）させる方法を言うも
のである。また、「蒸着法」とは、いわゆる真空下で、
蒸着源に備えられる蒸発原料を加熱して、原料粒子を蒸
発させる方法を言うものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、ＩＢ族
元素、IIIＢ族元素およびVIＢ族元素を含む化合物半導
体薄膜の製造方法であって：（ａ）少なくともスパッタ
リング法を用いて所定の原料元素を基板上に供給して、
ＩＢ族元素およびIIIＢ族元素を含む前駆体薄膜、また
はＩＢ族元素、IIIＢ族元素およびVIＢ族元素を含む前
駆体薄膜を基板上に形成する工程と；（ｂ）スパッタリ
ング法以外の方法を用いてVIＢ族元素を該前駆体薄膜上
に供給しながら、前駆体薄膜が形成された基板を工程
（ａ）における温度よりも高い温度で熱処理して、該前
駆体薄膜から、ＩＢ族元素、IIIＢ族元素およびVIＢ族
元素を含む化合物半導体薄膜を基板上に形成する工程と
を含む。

【００２０】上述のような本発明の方法によれば、工程
（ａ）において、スパッタリング法を用いて前駆体薄膜
を形成しているので、これから得られる化合物半導体薄
膜の膜厚を大面積に亘って均一とすることができ、大面
積基板上に化合物半導体薄膜を形成するのに適してい
る。

【００２１】更に、本発明の方法によれば、VIＢ族元素
をスパッタリング法を用いて供給する必要がないので、
化合物半導体薄膜にVIＢ族元素のイオン化に由来する結
晶欠陥の導入が低減される。しかしながら、本発明の方
法は、場合によっては工程（ａ）でVIＢ族元素をスパッ
タリング法を用いて供給することを含み、この場合には
前駆体薄膜に結晶欠陥が導入され得るが、続く工程
（ｂ）において、VIＢ族元素をスパッタリング以外の方
法を用いて前駆体薄膜上に供給すると共に基板を高温で
熱処理しているので、導入された結晶欠陥を緩和し、低
減することができる。よって、本発明の方法により結晶
欠陥の発生が低減される。

【００２２】また、本発明の方法によれば、基板を高温
に維持する時間が、蒸着法を単独で用いる従来の方法に
比べて短縮される。これにより、消費電力が比較的小さ
い、安価な化合物半導体薄膜の製造方法が提供される。
この方法は、セレン化水素のような有毒ガスを使用しな
い安全な製造方法であり、付帯設備を設ける必要がな
い。

【００２３】本発明において、ＩＢ族元素、IIIＢ族元
素およびVIＢ族元素は、周期表に基づいて任意に選択す
ることができるが、例えば、ＩＢ族元素はＡｇおよびＣ
ｕのいずれかまたは双方であり、IIIＢ族元素はＩｎお
よびＧａのいずれかまたは双方であり、VIＢ族元素はＳ
ｅおよびＳのいずれかまたは双方とすることができる。
より好ましくは、ＩＢ族元素はＣｕであり、IIIＢ族元
素はＩｎ、またはＩｎおよびＧａであり、VIＢ族元素は
Ｓｅであり、これら元素を含むＣｕＩｎＳｅ₂膜または
Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ₂膜が化合物半導体薄膜として
本発明の方法に従って製造される。しかしながら、本発
明はこれに限定されず、他の化合物半導体薄膜（例えば
ＣｕＩｎＳ₂、ＣｕＧａＳｅ₂、ＣｕＧａＳ₂、Ｃｕ（Ｉ
ｎ、Ｇａ）Ｓ₂、Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）（Ｓ、Ｓｅ）₂、Ｃ
ｕＩｎ₃Ｓｅ₅、ＣｕＩｎ₃Ｓ₅、ＣｕＧａ₃Ｓｅ₅、ＣｕＧ
ａ₃Ｓ₅、Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）₃Ｓｅ₅、Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇ
ａ） ₃Ｓ₅、およびＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）₃（Ｓ、Ｓｅ）₅な
どからなる膜）や、あるいは、ＩＢ族元素、IIIＢ族元
素およびVIＢ族元素に加えて少量の他の元素を固溶化さ
せた化合物半導体薄膜を形成することもできる。

【００２４】本発明において、「前駆体薄膜」は、目的
の化合物半導体薄膜が形成される前の半導体層を言い、
前駆体薄膜の形成様式およびこのときの基板温度などに
よって多層または単層であり得る。この前駆体薄膜は、
ＩＢ族元素およびIIIＢ族元素を含み、VIＢ族元素を含
んでいても、いなくてもよい。

【００２５】また、「スパッタリング法以外の方法」
は、スパッタリング法以外で、目的の原料元素を所定の
場所に供給する方法を言う。このような方法には、例え
ば蒸着法、レーザアブレーション、近接昇華法など、な
らびにこれらを任意の組み合わせで併用する方法が挙げ
られ、好ましくは蒸着法である。

【００２６】本発明に利用可能な基板には、例えばガラ
ス基板、金属基板、金属フィルム、樹脂基板、樹脂フィ
ルムなどを用いることができる。また、このような基板
を基板本体としてその上に、例えばＭｏ、ＭｏＳｅ₂、
Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＡｇＰｄＣｕ、ＷＳｉなどか
らなる導電膜を備えていてもよく、特にガラス基板、透
明な金属フィルムまたは樹脂フィルムを用いる場合に
は、このような材料からなる導電膜の代わりにＩＴＯ、
ＺｎＯ：Ａｌ、ＳｎＯ₂などの透明導電膜およびＺｎＯ
などの窓層を備えていてもよい。

【００２７】以下、本発明の方法について詳述する。

【００２８】上記工程（ａ）において、このような基板
上に、少なくともスパッタリング法を用いて所定の原料
元素を基板上に供給して、ＩＢ族元素およびIIIＢ族元
素を含む前駆体薄膜、またはＩＢ族元素、IIIＢ族元素
およびVIＢ族元素を含む前駆体薄膜が基板上に形成され
る。

【００２９】好ましい態様においては、工程（ａ）にお
ける基板の温度は、２０〜４５０℃の範囲、より好まし
くは３００〜４００℃の範囲にある。

【００３０】ここで、ＩＢ族元素およびIIIＢ族元素を
スパッタリング法を用いて供給する方法には、ＩＢ族元
素からなるターゲット（例えばＣｕターゲット）、III
Ｂ族元素からなるターゲット（例えばＩｎターゲッ
ト）、ＩＢ族元素とIIIＢ族元素とからなるターゲット
（例えばＣｕ−Ｇａターゲット）、ＩＢ族元素および／
またはIIIＢ族元素とこれら元素以外の元素（例えばVI
Ｂ族元素など）とからなるターゲット（例えばＣｕ−Ｓ
ｅターゲット、Ｉｎ−Ｓｅターゲット、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｓ
ｅターゲット、Ｃｕ−Ｇａ−Ｓｅターゲット）をスパッ
タリングすることが挙げられる。

【００３１】このとき、前駆体薄膜を形成するために、
ＩＢ族元素およびIIIＢ族元素（および、場合よっては
他の元素）をスパッタリング法を用いて供給するだけで
なく、スパッタリング法以外の方法を組み合わせて用い
てもよい。例えば、ＩＢ族元素および／またはIIIＢ族
元素をスパッタリング法により供給すると同時に、VIＢ
族元素を蒸着法などのスパッタリング法以外の方法によ
り供給してもよい。また、例えば、ＩＢ族元素および／
またはIIIＢ族元素をスパッタリング法により供給する
と同時に、同種の元素を蒸着法などのスパッタリング法
以外の方法により供給してもよい。

【００３２】好ましい態様においては、上記工程（ａ）
は、IIIＢ族元素を供給する、あるいはIIIＢ族元素およ
びVIＢ族元素を供給する第１工程と、ＩＢ族元素を供給
する、ＩＢ族元素およびVIＢ族元素を供給する、ＩＢ族
元素およびIIIＢ族元素を供給する、あるいはＩＢ族元
素、IIIＢ族元素およびVIＢ族元素を供給する第２工程
とを含む。

【００３３】この態様において、第１工程および第２工
程を実施する順序は、第１工程を実施した後に第２工程
を実施しても、その逆としてもよい。

【００３４】この態様によれば、基板の温度にもよる
が、第１工程により形成された層および第２工程により
形成された層からなる２層以上の構造（但し、第１工程
および第２工程をそれぞれ１段階で実施する場合には２
層構造）の前駆体薄膜を基板上に形成することができ
る。

【００３５】更に、この態様によれば、ＩＢ族元素およ
びIIIＢ族元素をスパッタリング法により供給すると同
時に、VIＢ族元素を蒸着法を用いて供給して一段階で形
成されないので、特にＩＢ族元素としてＣｕ、IIIＢ族
元素としてＩｎおよび／またはＧａ、VIＢ族元素として
Ｓｅおよび／またはＳを用いる場合であっても、大きな
組成ずれが生じることなく、所望の組成の化合物半導体
薄膜を形成することができる。

【００３６】上記第１工程は、例えば、以下のようにし
て実施することができる。 （1-1）IIIＢ族元素ターゲット（例えばＩｎターゲッ
ト）を用いてIIIＢ族元素をスパッタリング法により供
給する、（1-2）IIIＢ族元素およびVIＢ族元素を含む少
なくとも１種のターゲット（例えばＩｎ−Ｓｅターゲッ
ト、および必要に応じてＩｎターゲット）を用いてIII
Ｂ族元素およびVIＢ族元素をスパッタリング法により供
給する、あるいは、（1-3）IIIＢ族元素ターゲット（例
えばＩｎターゲット）を用いてIIIＢ族元素をスパッタ
リング法により供給し、同時に、VIＢ族元素蒸発原料
（例えばＳｅ蒸発原料）を用いてVIＢ族元素を蒸着法に
より供給する。

【００３７】また、上記第２工程は、例えば、以下のよ
うにして実施することができる。 （2-1）ＩＢ族元素ターゲット（例えばＣｕターゲッ
ト）を用いてＩＢ族元素をスパッタリング法により供給
する、（2-2）ＩＢ族元素およびVIＢ族元素を含む少な
くとも１種のターゲット（例えばＣｕ−Ｓｅターゲッ
ト、および必要に応じてＣｕターゲット）を用いてＩＢ
族元素およびVIＢ族元素をスパッタリング法により供給
する、（2-3）ＩＢ族元素ターゲット（例えばＣｕター
ゲット）を用いてＩＢ族元素をスパッタリング法により
供給し、同時に、VIＢ族元素蒸発原料（例えばＳｅ蒸発
原料）を用いてVIＢ族元素を蒸着法により供給する、
（2-4）ＩＢ族元素およびIIIＢ族元素を含む少なくとも
１種のターゲット（例えばＣｕ−Ｇａターゲット、およ
び必要に応じてＣｕターゲット）を用いてＩＢ族元素お
よびIIIＢ族元素をスパッタリング法により供給する、
（2-5）ＩＢ族元素、IIIＢ族元素およびVIＢ族元素を含
む少なくとも１種のターゲット（例えばＣｕ−Ｉｎ−Ｓ
ｅターゲットまたはＣｕ−Ｇａ−Ｓｅターゲット）を用
いてＩＢ族元素、IIIＢ族元素およびVIＢ族元素をスパ
ッタリング法により供給する、あるいは、（2-6）ＩＢ
族元素およびIIIＢ族元素を含む少なくとも１種のター
ゲット（例えばＣｕ−Ｇａターゲット、および必要に応
じてＣｕターゲット）を用いてＩＢ族元素およびIIIＢ
族元素をスパッタリング法により供給し、同時に、VIＢ
族元素蒸発原料（例えばＳｅ蒸発原料）を用いてVIＢ族
元素を蒸着法により供給する。

【００３８】第１工程および第２工程は、上記の第１工
程の例（1-1）〜（1-3）および第２工程の例（2-1）〜
（2-6）からそれぞれ互いに独立して１つまたはそれ以
上を選択することができ、形成する化合物半導体薄膜の
構成元素に応じて任意の適切な組み合わせで実施するこ
とができる。第１工程として上記の例（1-1）または（1
-2）とし、第２工程として上記の例（2-2）および／ま
たは（2-4）とする組み合わせ、あるいは第１工程とし
て上記の例（1-3）とし、第２工程として上記の例（2-
3）および／または（2-4）とする組み合わせが好まし
い。

【００３９】好ましい態様においては、上記第２工程
は、ＩＢ族元素を供給する、あるいはＩＢ族元素および
VIＢ族元素を供給する第２Ａ工程と、ＩＢ族元素および
IIIＢ族元素を供給する、あるいはＩＢ族元素、IIIＢ族
元素およびVIＢ族元素を供給する第２Ｂ工程とを含む。

【００４０】この態様において、第１工程、第２Ａ工
程、および第２Ｂ工程は、任意の適切な組み合わせの順
序で実施することができる。具体的には、（第１工程、
第２Ａ工程、第２Ｂ工程）、（第１工程、第２Ｂ工程、
第２Ａ工程）、（第２Ａ工程、第２Ｂ工程、第１工
程）、（第２Ｂ工程、第２Ａ工程、第１工程）、（第２
Ａ工程、第１工程、第２Ｂ工程）、（第２Ｂ工程、第１
工程、第２Ａ工程）のいずれの順序で実施してもよい。

【００４１】この態様は、上述の態様における第２工程
を２段階に分けて実施するものである。この態様によれ
ば、基板の温度にもよるが、第１工程により形成された
層、第２Ａ工程により形成された層、および第２Ｂ工程
により形成された層からなる３層以上の構造（但し、第
１工程、第２Ａ工程および第２Ｂ工程をそれぞれ１段階
で実施する場合には３層構造）の前駆体薄膜を基板上に
形成することができる。

【００４２】上記第２Ａ工程は、例えば上記の（2-1）
〜（2-3）のいずれかにより実施することができる。ま
た、第２Ｂ工程は、例えば上記の（2-4）〜（2-6）のい
ずれかにより実施することができる。

【００４３】この態様においても、第１工程、第２Ａ工
程および第２Ｂ工程は、上記の第１工程の例（1-1）〜
（1-3）、第２Ａ工程の例（2-1）〜（2-3）および第２
Ｂ工程の例（2-4）〜（2-6）からそれぞれ互いに独立し
て選択することができ、任意の適切な組み合わせで実施
することができる。第１工程として上記の例（1-1）ま
たは（1-2）とし、第２Ａ工程として上記の例（2-2）と
し、第２Ｂ工程として上記の例（2-4）とする組み合わ
せ、あるいは第１工程として上記の例（1-3）とし、第
２Ａ工程として上記の例（2-3）とし、第２Ｂ工程とし
て上記の例（2-4）とする組み合わせが好ましい。

【００４４】次に、上記工程（ｂ）において、以上のよ
うにして形成された前駆体薄膜上にスパッタリング法以
外の方法を用いてVIＢ族元素を供給しながら、基板を工
程（ａ）における温度よりも高い温度で熱処理する。

【００４５】具体的には、例えば、VIＢ族元素を供給し
ながら、基板を所定の温度まで加熱し、必要に応じて所
定の温度で所定時間維持し、次いで冷却し、工程（ａ）
の基板温度付近にまで達したときにVI族元素の供給を停
止するようにして熱処理できる。あるいは、VIＢ族元素
を供給しながら、基板を加熱して所定の温度に達したと
き、または必要に応じて所定の温度を所定時間維持した
後にVI族元素の供給を停止し、次いで工程（ａ）におけ
る基板温度付近にまで基板を冷却するようにして熱処理
できる。

【００４６】好ましい態様においては、工程（ｂ）にお
ける基板の温度は、３００〜６００℃の範囲の温度で、
かつ工程（ａ）における基板の温度よりも高い温度にま
で上昇され、より好ましくは４５０〜５５０℃の範囲の
温度にまで上昇される。この工程（ｂ）の熱処理は、好
ましくは約１秒〜１０分間に亘って実施される。

【００４７】工程（ｂ）においては、基板は上記のよう
な高温で熱処理されているので、前駆体薄膜はVIＢ族元
素を取り込んで、化合物形成しながら成長し、前駆体薄
膜からＩＢ族元素、IIIＢ族元素、およびVIＢ族元素を
含む化合物半導体薄膜が基板上に形成される。

【００４８】本発明の別の要旨においては、前駆体薄膜
を基板上に形成する１個またはそれ以上のスパッタ源
と、スパッタ源に各々備えられるスパッタ源シャッター
と、基板の温度を制御する温度制御手段と、スパッタリ
ング法以外の方法を用いてVIＢ族元素を該前駆体薄膜上
に供給する供給源とを備える、化合物半導体薄膜の製造
装置が提供される。ここで、スパッタ源シャッターは、
スパッタ源に備えられるターゲットが他の物質、例えば
供給源より放出されるVIＢ族元素で汚染されることを防
止する効果を奏するが、ターゲットの汚染が問題になら
ない程度である場合には省略することも可能である。

【００４９】１つの好ましい態様においては、上記供給
源は、上記スパッタ源が収容されるチャンバとは異なる
チャンバに収容されており、スパッタ源を複数備える場
合には、複数のスパッタ源同士についても、各々別のチ
ャンバ内に配置されていることがより好ましい。この態
様においては、スパッタ源に備えられるターゲットが、
供給源から供給されるVIＢ族元素によって汚染されず、
ターゲットの汚染は無視できる程度であるので、各スパ
ッタ源にスパッタ源シャッターを必ずしも設けなくてよ
い。

【００５０】もう１つの好ましい態様においては、上記
供給源および上記スパッタ源は、同一のチャンバ内に収
容され、これらの間に設けられた仕切り板によって互い
に仕切られている。スパッタ源を複数備える場合には、
複数のスパッタ源同士についても、仕切り板によって互
いに仕切られていることがより好ましい。この態様にお
いても、スパッタ源に備えられるターゲットは、供給源
から供給されるVIＢ族元素によって汚染されないので、
各スパッタ源にスパッタ源シャッターを必ずしも設けな
くてよい。

【００５１】本発明の装置は、上述したような本発明の
化合物半導体の製造方法を実施するのに好適に用いられ
得る。本発明の装置に利用可能なスパッタ源は、当該技
術分野において既知のスパッタ源を用いることができ、
前駆体薄膜を形成するために用いるターゲットの数に応
じて１またはそれ以上の数のスパッタ源が備えられる。
また、本発明の装置においても、本発明の上記方法と同
様に、スパッタリング法以外の方法には、蒸着法、レー
ザアブレーションおよび近接昇華法からなる群から選択
されるいずれかの方法あるいはこれらを任意の組み合わ
せで併用する方法、好ましくは蒸着法が用いられ、上記
供給源は、これら方法を用いる供給源、好ましくは蒸着
源である。蒸着源には、当該技術分野において既知の蒸
着源を用いることができ、例えば抵抗加熱ヒーターを間
接的または直接的に接触させたるつぼを用いることがで
きる。

【００５２】本発明の更に別の要旨においては、上述の
ような本発明の方法に従って形成された化合物半導体薄
膜を光吸収層として含む薄膜太陽電が提供される。ある
いは、ＩＢ族元素、IIIＢ族元素およびVIＢ族元素を含
む化合物半導体薄膜を光吸収層として含む薄膜太陽電池
において、化合物半導体薄膜が、３ｃｍ×３ｃｍ（３ｃ
ｍ□）以上、更には１０ｃｍ×１０ｃｍ以上、より更に
３０ｃｍ×３０ｃｍ以上の大きい面積に亘って、０．０
１〜０．５μmの範囲、更には０．０１〜０．３μｍの
範囲の表面ラフネスの値を有する薄膜太陽電池が提供さ
れる。尚、「表面ラフネス」とは、基板上に形成された
化合物半導体薄膜の露出表面における凹凸の中心線平均
粗さを言うものとする。

【００５３】本発明の化合物半導体薄膜は、例えば上述
したような本発明の装置を用いて上述の本発明の化合物
半導体の製造方法を実施することによって得られる。こ
の化合物半導体薄膜は、膜厚が大面積に亘って均一で、
組成ずれが起きにくく、結晶欠陥の発生が低減され、表
面ラフネスが比較的小さく、結晶粒が大きいという良好
な膜質を有する。従って、本発明の化合物半導体薄膜
は、大面積で高効率の薄膜太陽電池の光吸収層として有
利に利用され得る。

【００５４】

【発明の実施の形態】（実施形態１）ＩＢ族元素、III
Ｂ族元素およびVIＢ族元素を含む化合物半導体薄膜とし
て、Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ₂膜を形成する本発明の１
つの実施形態について、図１および図２を参照しながら
説明する。図１（ａ）は、本実施形態の化合物半導体薄
膜の製造装置の概略図であり、図１（ｂ）は、図１
（ａ）の装置のＸ−Ｘ’線に沿って切り取った上面図で
ある。図２（ａ）および（ｂ）は、本実施形態の化合物
半導体薄膜の製造方法を説明する概略工程図であり、そ
れぞれ、前駆体薄膜および化合物半導体薄膜が形成され
た基板の概略断面図を示す。本実施形態は、第１工程と
して上記の例（1-3）を実施し、第２工程として上記の
例（2-3）および（2-4）を実施するものに関する。

【００５５】図１（ａ）および（ｂ）に示すように、本
実施形態の化合物半導体薄膜の製造装置２０は、チャン
バ１の内部に、VIＢ族元素の供給源としての蒸着源２
と、ＩＢ族元素およびIIIＢ族元素をスパッタリング法
を用いて基板上に供給して、ＩＢ族元素およびIIIＢ族
元素を含む前駆体薄膜を基板上に形成するための３個の
スパッタ源３ａ、３ｂおよび３ｃと、基板５を加熱する
ためのランプ式ヒーター６とを備える。本実施形態にお
いては、蒸着源２はＳｅ蒸発原料を配置するためのもの
である。また、スパッタ源３ａ、３ｂおよび３ｃは、II
IＢ族元素ターゲットであるＩｎターゲット、ＩＢ族元
素ターゲットであるＣｕターゲット、ならびにＩＢ族元
素とIIIＢ族元素とからなるターゲットであるＣｕ−Ｇ
ａターゲットを各々配置するためのものであるが、これ
ら３つのターゲットは、３つのスパッタ源３ａ、３ｂお
よび３ｃにどのような組合せで配置されてもよい。

【００５６】本実施形態においては、３つのターゲット
をスパッタリングして前駆体薄膜を形成するために３つ
のスパッタ源を備える装置を示したが、本発明はこれに
限定されない。前駆体薄膜の形成様式によっては１個、
２個、または４個以上のターゲットを用いてよく、その
場合には、ターゲットの数に応じた数のスパッタ源を備
える装置を用いることは、当業者には容易に理解されよ
う。

【００５７】この装置２０においては、カーボン材料か
らなる均熱板４に取り付けられた基板５が、均熱板４を
ヒーター６の側にして、サセプタ（またはホルダー）７
を用いて支持される。ヒーター６は、均熱板４を介して
基板５を均一に加熱し、基板５の膜を形成する側の表面
（即ち均熱板４と反対側の露出表面であり、図２を参照
して後述する導電膜５ａの露出表面）の温度を所望の値
に制御することができる。サセプタ７は回転駆動軸８に
連結されており、回転駆動軸８を回転させることによっ
て、サセプタ７が回転し、基板５および均熱板４を自転
させる。更に、チャンバ１内には、基板５の表面への各
原料粒子（Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ、およびＳｅ）の供給を制
御するように、蒸着源２、スパッタ源３ａ、スパッタ源
３ｂおよびスパッタ源３ｃと、基板５との間に配置され
たシャッター９が備えられる。スパッタ源３ａ、３ｂお
よび３ｃには、スパッタ源に電圧が印加されていないと
きに、蒸着源２から蒸発するＳｅが各スパッタ源３ａ〜
３ｃに備えられるターゲットに付着することを防ぐた
め、例えばスライド開閉式のシャッターなどのスパッタ
源シャッター３Ａ、３Ｂおよび３Ｃ（図１（ａ）および
（ｂ）に点線にて示す）がそれぞれ備えられる。均熱板
４、回転駆動軸８、およびシャッター９は、本発明の実
施に必ずしも必要ではないが、これらを備えていること
が好ましい。

【００５８】スパッタ源３ａ、３ｂおよび３ｃの各々
は、接地されたＤＣ電源（図示せず）にスイッチング可
能に接続され、これにより電圧印加が制御される。尚、
ＤＣ（直流）電源に代えてＲＦ（高周波）電源を用いて
もよく、この場合には、ＲＦ電源は整合器およびコンデ
ンサなどと共に用いられ得る。チャンバ１には、チャン
バ１内を真空排気するための排気ライン１０と、チャン
バ１内にＡｒガスを供給するためのＡｒガスライン１１
とが連結されている。

【００５９】次に、このような装置２０を用いる本実施
形態の化合物半導体薄膜の製造方法について説明する。

【００６０】１．準備 まず、図２を参照して示すようなＭｏなどからなる導電
膜５ａが、ガラスからなる基板本体５ｂ上に形成された
基板５を、図１に示す均熱板４に、基板本体５ｂ側が均
熱板４に接触するようにして取り付ける。他方、チャン
バ１を排気ライン１０からポンプ（図示せず）などを用
いて真空排気する。このチャンバ１において、均熱板４
に取り付けた基板５をサセプタ７に、図１に示すように
設置し、Ｓｅ蒸発原料、Ｉｎターゲット、Ｃｕターゲッ
トおよびＣｕ―Ｇａターゲットをそれぞれ蒸着源２、ス
パッタ源３ａ、スパッタ源３ｂおよびスパッタ源３ｃに
設置する。このとき、各スパッタ源には電圧が印加され
ておらず、スパッタ源シャッター３Ａ〜３Ｃおよびシャ
ッター９は閉じておく。

【００６１】次に、ヒーター６を用いて均熱板４を介し
て基板５を均一に加熱し、基板５のＭｏ膜５ａの表面が
例えば約２０〜４５０℃、好ましくは約３００〜４００
℃となるように加熱を制御し、他方、Ａｒガス供給ライ
ン１１よりチャンバ１内にＡｒガスを供給し始める。基
板５が所定の温度に達してほぼ一定温度になると、回転
駆動軸８を回転させてサセプタ７を回転させ、これによ
り基板５および均熱板４を自転させる。このとき、Ａｒ
ガスの供給を維持したまま、チャンバ１内の圧力を所定
の圧力に保つように、Ａｒガスの供給および排気を制御
する。

【００６２】２．工程（ａ） ２−１．第１工程 その後、Ｉｎターゲットが設置されたスパッタ源３ａの
スパッタ源シャッター３Ａを開き、スパッタ源３ａを電
源に接続して電圧を印加し、ならびに、Ｓｅ蒸発原料が
設置された蒸着源２を加熱する。このとき、必要に応じ
てプリスパッタを行ってＩｎターゲット表面をクリーニ
ングするようにしてもよい。ＩｎおよびＳｅが安定に放
出されるようになるとシャッター９を開いて、第１工程
としてＩｎをスパッタリング法により、ならびにＳｅを
蒸着法により基板５の表面に供給する。所定時間経過
後、例えば３〜６０分後にシャッター９およびスパッタ
源シャッター３Ａを閉じ、スパッタ源３ａの電圧印加を
停止してＩｎの放出を終了する。この第１工程によっ
て、基板５のＭｏ膜５ａ上にＩｎ−Ｓｅからなる第１層
１２（図２（ａ）を参照のこと）が形成される。

【００６３】２−２．第２工程 次に、第１工程に引き続いてＳｅ蒸着源２の加熱を維持
したまま、ＣｕターゲットおよびＣｕ−Ｇａターゲット
がそれぞれ設置されたスパッタ源３ｂおよび３ｃのスパ
ッタ源シャッター３Ｂおよび３Ｃを開き、スパッタ源３
ｂおよび３ｃを各々電源に接続して電圧を印加する。こ
のとき、必要に応じてプリスパッタを行ってＣｕターゲ
ットおよびＣｕ−Ｇａターゲット表面をクリーニングす
るようにしてもよい。ＣｕおよびＧａが安定に放出され
るようになるとシャッター９を開いて、第２工程として
Ｓｅを蒸着法により、ＣｕおよびＧａをスパッタリング
法により基板５の表面、より詳細には第１層１２の上に
供給する。所定時間経過後、例えば１〜３０分後にシャ
ッター９ならびにスパッタ源シャッター３Ｂおよび３Ｃ
を閉じ、スパッタ源３ｂおよび３ｃの電圧印加を停止し
てＣｕおよびＧａの放出を終了する。この第２工程によ
って、第１層１２の上にＣｕ−Ｇａ−Ｓｅからなる第２
層１３（図２（ａ）を参照のこと）が形成される。

【００６４】以上のようにして、第１工程および第２工
程を経て、図２（ａ）に示すような第１層１２および第
２層１３が順次積層された前駆体薄膜１４が形成され
る。

【００６５】３．工程（ｂ） 上記の工程（ａ）により前駆体薄膜１４を形成した後、
第１および第２工程に引き続いてＳｅ蒸着原２の加熱を
維持したままで、好ましくはＡｒガスの供給を停止し、
再びシャッター９を開いてＳｅを蒸着法により前駆体薄
膜１４の表面に供給する。このようにしてＳｅを供給し
ながら、基板５のＭｏ膜５ａの表面の温度が前駆体薄膜
形成時よりも高い温度、例えば約３００〜６００℃で、
かつ工程（ａ）におけるよりも高い温度、好ましくは約
４５０〜５５０℃となるようにヒーター６からの加熱を
制御する。所定時間経過後、好ましくは約１秒〜１０分
後、ヒーター６の加熱を停止する。その後、基板温度が
工程（ａ）付近の温度まで低下すると、シャッター９を
閉じ、蒸着源２の加熱を停止してＳｅの放出を終了す
る。この工程によって、Ｓｅが前駆体薄膜１４中に取り
込まれると共に化合物が形成され、前駆体薄膜１４から
Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ₂薄膜１５（図２（ｂ）を参照
のこと）が形成される。

【００６６】以上のような工程（ａ）および（ｂ）によ
り、図２（ｂ）に示すようなＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ₂
からなる化合物半導体薄膜１５が形成される。

【００６７】得られた化合物半導体薄膜１５は、３ｃｍ
×３ｃｍ以上、更には１０ｃｍ×１０ｃｍ、より更に３
０ｃｍ×３０ｃｍ以上の大きい面積に亘って、約０．０
１〜０．５μｍの範囲、更には０．０１〜０．３μｍの
範囲の表面ラフネスを有する。この値は比較的小さい値
であり、化合物半導体薄膜が滑らかな表面を有すること
がわかる。

【００６８】本実施形態によれば、工程（ａ）において
スパッタリング法を用いて前駆体薄膜を形成し、次い
で、工程（ｂ）でＳｅを供給しながら熱処理している。
このような方法においては、従来の蒸着法のみを用いて
化合物半導体薄膜を形成する方法よりも化合物半導体薄
膜の膜厚を大面積に亘って均一とすることができる。

【００６９】また、本実施形態によれば、VIＢ族元素で
あるＳｅをスパッタリング法を用いて供給せず、蒸着法
を用いて供給し、更に工程（ａ）において形成された前
駆体薄膜に熱処理を施しているので、従来のスパッタリ
ング法のみを用いて一段階で化合物半導体薄膜を形成す
る方法に比べて化合物半導体薄膜に導入される結晶欠陥
が減少する。尚、本実施形態に代えて、工程（ａ）にお
いてＳｅをＣｕ−Ｓｅターゲットなどを用いてスパッタ
リングにより供給することも可能であるが、その場合に
は、続く工程（ｂ）での熱処理により前駆体薄膜中に導
入され得る結晶欠陥が緩和されるので、該従来の方法に
比べて化合物半導体薄膜に導入される結晶欠陥が減少す
る。

【００７０】また、本実施形態によれば、ＩＢ族元素
（Ｃｕ）およびIIIＢ族元素（Ｉｎ）をスパッタリング
法により供給すると同時に、VIＢ族元素（Ｓｅ）を蒸着
法を用いて供給せず、ＩｎおよびＳｅをＣｕの供給とは
別に供給しているので、再蒸発しやすいＩｎおよびＳｅ
を、Ｃｕが相対的に過剰となることなく、十分に反応さ
せて化合物を形成させることができる。これにより、組
成ずれが減少した化合物半導体薄膜を形成することがで
きる。

【００７１】更に、本実施形態によれば、基板を高温に
維持する時間が、蒸着法を単独で用いる従来の方法に比
べて短縮され、消費電力がより小さい、安価な化合物半
導体薄膜の製造方法が提供される。この方法は、セレン
化水素のような有毒ガスを使用しない安全な製造方法で
ある。

【００７２】加えて、本実施形態によれば、スパッタ源
シャッターがスパッタ源に備えられており、スパッタ源
を使用しないときにはスパッタ源シャッターで該スパッ
タ源に備えられるターゲットを覆うことができるので、
このときに蒸着源から放出されるVIＢ族元素（Ｓｅ）に
よってスパッタ源が汚染されることが防止できる。

【００７３】本実施形態に従って得られた化合物半導体
薄膜は、上述のように、膜厚が大面積に亘って均一で、
結晶欠陥の発生が低減され、組成ずれが減少し、表面ラ
フネスが小さいので、良好な膜質を有し、大面積で高効
率の薄膜太陽電池の光吸収層として有利に利用され得
る。

【００７４】尚、本実施形態において、第１層として、
Ｉｎをスパッタリング法により供給すると同時にＳｅを
蒸着法により供給してＩｎ−Ｓｅ層を形成したが、これ
に代えて、Ｓｅの供給を省略してＩｎ層を形成してもよ
い。また、本実施形態において、第２層として、Ｃｕお
よびＧａをスパッタリング法により供給すると同時にＳ
ｅを蒸着法により供給してＣｕ−Ｇａ−Ｓｅ層を形成し
たが、これに代えて、Ｓｅの供給を省略してＣｕ−Ｇａ
層を形成してもよい。

【００７５】更に、本実施形態においてはＣｕ−ターゲ
ットおよびＣｕ−Ｇａターゲットを用いたが、これに代
えて、Ｃｕターゲットを単独で用いるか、Ｃｕ−Ｓｅタ
ーゲットを用いることもできる。Ｃｕターゲットを用い
る場合には、第２工程にてＣｕをスパッタリング法によ
り供給して、第２層としてＣｕ層を形成するか、あるい
はＣｕをスパッタリング法により供給すると同時にＳｅ
を蒸着法により供給して、第２層としてＣｕ−Ｓｅ層を
形成してもよい。また、Ｃｕ−Ｓｅターゲットを用いる
場合には、第２工程にてＣｕおよびＳｅをスパッタリン
グ法により供給して、第２層としてＣｕ−Ｓｅ層を形成
してもよい。このような方法によっても、本実施形態と
同様に、ＣｕＩｎＳｅ₂膜を形成することが可能であ
る。

【００７６】また、本実施形態においは、第１工程およ
び第２工程の順に実施して、第１層としてＩｎ−Ｓｅ層
（またはＩｎ層）を、第２層としてＣｕ−Ｇａ−Ｓｅ層
（またはＣｕ−Ｇａ層、Ｃｕ層、もしくはＣｕ−Ｓｅ
層）を形成したが、第１工程および第２工程を実施する
順序を逆にすることも可能である。即ち、先に第２工程
を実施して第１層としてＣｕ−Ｇａ層（またはＣｕ−Ｇ
ａ−Ｓｅ層、Ｃｕ層、もしくはＣｕ−Ｓｅ層）を形成
し、次いで第２工程を実施して第２層としてＩｎ−Ｓｅ
層（またはＩｎ層）を形成してもよい。

【００７７】上述のような改変の他にも、本実施形態
は、当業者により種々の改変がなされ得る。例えば、VI
Ｂ族元素（Ｓｅ）を供給するために蒸着法を用いたが、
その他のスパッタリング法以外の方法を用いることも可
能である。また、スパッタリング法を実施するためにＡ
ｒガス以外の適切なガスを用いること、シャッターの開
閉タイミングを変更することもできる。

【００７８】（実施形態２）ＩＢ族元素、IIIＢ族元
素、およびVIＢ族元素を含む化合物半導体薄膜として、
Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ₂膜を形成する本発明のもう１
つの実施形態について、図３を参照しながら説明する。
図３（ａ）および（ｂ）は、本実施形態の化合物半導体
薄膜の製造方法を説明する概略工程図であり、それぞ
れ、前駆体薄膜および化合物半導体薄膜が形成された基
板の概略断面図を示す。

【００７９】本実施形態は、第１工程として上記の例
（1-3）を実施し、第２Ａ工程として上記の例（2-4）を
実施し、第２Ｂ工程として上記の例（2-3）を実施する
ものに関し、実施形態１にて詳述した化合物半導体薄膜
の製造装置（図１（ａ）および（ｂ））と同様の装置を
用いて実施することができる。以下、本実施形態の化合
物半導体薄膜の製造方法について、実施形態１と異なる
点を中心に説明する。

【００８０】１．準備 まず、実施形態１と同様にして準備を行う。本実施形態
においても、基板５のＭｏ膜５ａの表面が例えば約２０
〜４５０℃、好ましくは約３００〜４００℃となるよう
に加熱を制御し、チャンバ内の圧力を所定の圧力に保つ
ように、Ａｒガスの供給および排気を制御する。

【００８１】２．工程（ａ） ２−１．第１工程 その後、実施形態１の第１工程と同様にして、Ｉｎおよ
びＳｅを、それぞれスパッタリング法および蒸着法によ
り基板５の表面に供給する。この第１工程によって、基
板５のＭｏ膜５ａ上にＩｎ−Ｓｅからなる第１層１２
（図３（ａ）を参照のこと）が形成される。

【００８２】２−２．第２Ａ工程 次に、Ｓｅ蒸着源の加熱を停止して、Ｓｅの供給を停止
したこと以外は、実施形態１の第２工程と同様にして、
ＣｕターゲットおよびＣｕ−Ｇａターゲットがそれぞれ
設置されたスパッタ源を用いて、ＣｕおよびＧａをスパ
ッタリング法により基板の表面、より詳細には第１層１
２の上に所定時間、例えば１〜３０分間供給する。この
第２Ａ工程によって、第１層１２の上にＣｕ−Ｇａから
なる第２層１６（図３（ａ）を参照のこと）が形成され
る。

【００８３】２−３．第２Ｂ工程 続いて、Ｃｕスパッタ源からのＣｕの放出を維持したま
まで、Ｓｅ蒸着源を再び加熱し、第２Ｂ工程として、Ｃ
ｕおよびＳｅを、それぞれスパッタリング法および蒸着
法により基板５の表面、より詳細には第２層１６の上に
所定時間、例えば１〜３０分間供給する。この第２Ｂ工
程によって、第２層１６の上にＣｕ−Ｓｅからなる第３
層１７（図３（ａ）を参照のこと）が形成される。

【００８４】以上のようにして、第１工程、第２Ａ工
程、および第２Ｂ工程を経て、図３（ａ）に示すような
第１層１２、第２層１６、および第３層１７が順次積層
された前駆体薄膜１８が形成される。

【００８５】３．工程（ｂ） 上記の工程（ａ）により前駆体薄膜１８を形成した後、
実施形態１の工程（ｂ）と同様にして、基板５のＭｏ膜
５ａの表面の温度が、前駆体薄膜形成時よりも高い温度
に、例えば約３００〜６００℃で、かつ工程（ａ）にお
けるよりも高い温度、好ましくは約４５０〜５５０℃と
なるように加熱を制御し、その後、Ｓｅを蒸着法により
前駆体薄膜１８の表面に供給する。この工程によって、
Ｓｅが前駆体薄膜１８中に取り込まれると共に共に化合
物が形成され、前駆体薄膜１８からＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）
Ｓｅ₂薄膜１９（図３（ｂ）を参照のこと）が形成され
る。

【００８６】以上のような工程（ａ）および（ｂ）によ
り、図３（ｂ）に示すようなＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ₂
からなる化合物半導体薄膜１９が形成される。

【００８７】本実施形態によっても、実施形態１と同様
の効果を奏することができる。

【００８８】尚、本実施形態においては、第１層とし
て、Ｉｎ−Ｓｅ層に代えてＩｎ層を形成してもよく、第
２層として、Ｃｕ−Ｇａ層に代えてＣｕ−Ｇａ−Ｓｅ層
を形成してもよい。更に、第３層として、Ｃｕをスパッ
タリング法により供給すると同時にＳｅを蒸着法により
供給してＣｕ−Ｓｅ層を形成したが、これに代えて、Ｓ
ｅの供給を省略してＣｕ層を形成してもよい。

【００８９】また、本実施形態においては、第１工程、
第２Ａ工程、および第２Ｂ工程の順に実施して、第１層
としてＩｎ−Ｓｅ層（またはＩｎ層）を、第２層として
Ｃｕ−Ｇａ層（またはＣｕ−Ｇａ−Ｓｅ層）を、次いで
第３層としてＣｕ−Ｓｅ層（またはＣｕ層）を形成した
が、第１工程、第２Ａ工程、および第２Ｂ工程を実施す
る順序を変更することも可能である。例えば、第１工程
を実施して第１層としてＩｎ−Ｓｅ層（またはＩｎ層）
を形成した後、先に第２Ｂ工程を実施してＣｕ−Ｓｅ層
（またはＣｕ層）を形成し、次いで第２Ａ工程を実施し
て第３層としてＣｕ−Ｇａ層（またはＣｕ−Ｇａ−Ｓｅ
層）を形成してもよい。あるいは、先に第２Ａ工程を実
施して第１層としてＣｕ−Ｇａ層（またはＣｕ−Ｇａ−
Ｓｅ層）を形成し、次いで第２Ｂ工程を実施してＣｕ−
Ｓｅ層（またはＣｕ層）を形成した後、第１工程を実施
して第１層としてＩｎ−Ｓｅ層（またはＩｎ層）を形成
してもよい。

【００９０】尚、上述の実施形態１および本実施形態２
においては、３つのスパッタ源を備える装置を用いてそ
れぞれ２層および３層からなる前駆体薄膜を形成した
が、１つのスパッタ源を備える装置を用いて単層の前駆
体薄膜を形成すること、あるいは、２つまたは４つ以上
のスパッタ源を備える装置を用いて任意の適切な数の層
からなる前駆体薄膜を形成することも当業者には容易に
想到され得る。

【００９１】（実施形態３）ＩＢ族元素、IIIＢ族元
素、およびVIＢ族元素を含む化合物半導体薄膜の製造に
利用可能な、もう１つの化合物半導体薄膜の製造装置に
ついて、図４を参照しながら説明する。図４は、本実施
形態の化合物半導体薄膜の製造装置の概略模式図であ
る。図４中、実施形態１にて説明した装置の部材と同様
のものには同様の番号を付し、説明を省略する。

【００９２】図４に示すように、本実施形態の化合物半
導体薄膜の製造装置３０は、２つのチャンバ１ａおよび
１ｂを有する。チャンバ１ａの内部には、３つのスパッ
タ源３ａ、３ｂおよび３ｃ（但し、図４においてスパッ
タ源３ｃは図示していない）が備えられ、他方、チャン
バ１ｂの内部には、VIＢ族元素の供給源としての蒸着源
２が備えられる。チャンバ１ａおよび１ｂには、それぞ
れ排気ライン１０ａおよび１０ｂが連結され、チャンバ
１ａには、更にＡｒガスライン１１が連結されている。
チャンバ１ａおよび１ｂの内部には、それぞれランプ式
ヒーター６と、サセプタ７と、回転駆動軸８と、シャッ
ター９とが共通して備えられる。

【００９３】本実施形態の製造装置３０においては、VI
Ｂ族元素の供給源である蒸着源２が、スパッタ源３ａ、
３ｂおよび３ｃが配置されているチャンバ１ａとは別の
チャンバ１ｂ内に配置されている。従って、本実施形態
においては、スパッタ源と蒸着源とが別々のチャンバに
配置されているため、スパッタ源に備えられるターゲッ
トに蒸着源から蒸発して放出されるＳｅが付着してター
ゲットを汚染することがないので、各スパッタ源にスパ
ッタ源シャッターを必ずしも設けなくてよい。

【００９４】本実施形態の装置３０においては、実施形
態１および実施形態２を、チャンバ１ａにてスパッタリ
ング法のみを用いて工程（ａ）を実施し、次いで、基板
をチャンバ１ａからチャンバ１ｂに移して、チャンバ１
ｂにて工程（ｂ）を実施するように改変することによっ
て、本発明の化合物半導体薄膜の製造方法を実施するこ
とができる。

【００９５】本実施形態の装置によれば、VIＢ族元素の
供給源として蒸着源を用いる場合に、蒸着源とスパッタ
源とが隔離されているので、蒸着源を用いて蒸発させた
VIＢ族元素によって、スパッタ源に備えられるターゲッ
ト表面が汚染されることを防止することができる。

【００９６】尚、本実施形態においては、工程（ａ）を
実施するためのチャンバは、３つのスパッタ源を備える
が、必要に応じて１つ、２つまたは４つ以上のスパッタ
源を備えていてもよい。

【００９７】また、本実施形態においては、スパッタ源
を収容するチャンバと蒸着源を収容するチャンバとから
成る２つのチャンバを備える装置を示したが、１つのチ
ャンバ内に仕切り板を設けて、スパッタ源と蒸着源とを
仕切るように改変することも可能である。

【００９８】（実施形態４）ＩＢ族元素、IIIＢ族元
素、およびVIＢ族元素を含む化合物半導体薄膜の製造に
利用可能な、もう１つの化合物半導体薄膜の製造装置に
ついて、図５を参照しながら説明する。図５は、本実施
形態の化合物半導体薄膜の製造装置の模式的な上面図で
ある。

【００９９】図５に示すように、本実施形態の化合物半
導体薄膜の製造装置４０は、中央のチャンバ４１と、こ
のチャンバ４１の周りに隣接し、互いに隔離されたチャ
ンバ４２〜４７を備える。チャンバ４２は基板を入れる
ロード室であり、チャンバ４７は基板を取り出すアンロ
ード室である。チャンバ４３〜４５は、それぞれ１つの
スパッタ源（図示せず）を備えること以外は、図４に示
す装置３０のチャンバ１ａと同様の構成を有するものと
し、また、チャンバ４６は、図４に示す装置３０のチャ
ンバ１ｂと同様の構成を有するものとする。従って、本
実施形態においては、スパッタ源と蒸着源とが別々のチ
ャンバに個々に配置されているため、スパッタ源に備え
られるターゲットに蒸着源から蒸発して放出されるＳｅ
が付着してターゲットを汚染することがないので、各ス
パッタ源にスパッタ源シャッターを必ずしも設けなくて
よい。

【０１００】このような装置４０においては、実施形態
２にて詳述した第１〜３層から成る前駆体薄膜の各層を
別々のチャンバ内で形成するように改変することによっ
て、本発明の化合物半導体薄膜の製造方法を実施するこ
とができる。具体的には、まず、チャンバ４２に設置さ
れた基板をチャンバ４１を経由してチャンバ４３に移し
て第１層を形成し、次いでチャンバ４１を経由してチャ
ンバ４４に移して第２層を形成し、次いでチャンバ４１
を経由してチャンバ４５に移して第３層を形成して前駆
体薄膜を形成し、次いでチャンバ４１を経由してチャン
バ４４に移して工程（ｂ）を実施して所望の化合物半導
体薄膜を形成し、最後に、化合物半導体薄膜が形成され
た基板をチャンバ４１を経由してチャンバ４７に移し、
ここから取り出される。このように、本実施形態の装置
を用いても本発明の化合物半導体薄膜の製造方法を基板
を中央のチャンバを介して移動させながら実施すること
ができる。

【０１０１】本実施形態の装置によれば、実施形態３の
装置によって得られる効果に加えて、スパッタ源同士が
隔離されているので、他のスパッタ源から放出される粒
子によってスパッタ源に備えられるターゲット表面が汚
染されることを防止することができる。

【０１０２】更に、本実施形態の装置によれば、複数枚
の基板を別々のチャンバ内で同時に処理することができ
るので、成膜タクトを短縮すること（または単位時間あ
たりの処理枚数をより多くすること）ができる。

【０１０３】（実施形態５）ＩＢ族元素、IIIＢ族元
素、およびVIＢ族元素を含む化合物半導体薄膜の製造に
利用可能な、もう１つの化合物半導体薄膜の製造装置に
ついて、図６を参照しながら説明する。図６は、本実施
形態の化合物半導体薄膜の製造装置の模式的な上面図で
ある。

【０１０４】図６に示すように、本実施形態の化合物半
導体薄膜の製造装置５０は、チャンバ５１と、このチャ
ンバ５１の内部にて仕切り板５２を介して隣接して配置
された内部チャンバ５３〜５８を備える。内部チャンバ
５３は基板を入れるロード室であり、内部チャンバ５８
は基板を取り出すアンロード室である。チャンバ５４〜
５６は、図５に示す装置４０のチャンバ４３〜４５と同
様の構成を有するものとし、また、チャンバ５７は、図
５に示す装置４０のチャンバ４６と同様の構成を有する
ものとする。ここで、本実施形態においては、スパッタ
源と蒸着源とが個々に仕切られて配置されているので、
実施形態４と同様に、各スパッタ源にスパッタ源シャッ
ターを必ずしも設けなくてよい。

【０１０５】このような装置５０においては、実施形態
２にて詳述した第１〜３層から成る前駆体薄膜の各層を
別々のチャンバ内で形成するように改変することによっ
て、本発明の化合物半導体薄膜の製造方法を実施するこ
とができる。具体的には、まず、内部チャンバ５３に設
置された基板をチャンバ５４に移して第１層を形成し、
次いで内部チャンバ５５に移して第２層を形成し、次い
で内部チャンバ５６に移して第３層を形成して前駆体薄
膜を形成し、次いで内部チャンバ５７に移して工程
（ｂ）を実施して所望の化合物半導体薄膜を形成し、最
後に、化合物半導体薄膜が形成された基板を内部チャン
バ５８に移し、ここから取り出される。このように、本
実施形態の装置を用いても本発明の化合物半導体薄膜の
製造方法を基板を公転して移動させながら実施すること
ができる。

【０１０６】本実施形態の装置によれば、実施形態４の
装置によって得られる効果と同様に、成膜タクトを短縮
することができる。

【０１０７】尚、上述の実施形態４および本実施形態５
においては、それぞれ１つのスパッタ源を備える３つの
チャンバを示したが、必要に応じてチャンバの数および
各チャンバに備えられるスパッタ源の数を選択すること
も可能である。

【０１０８】

【実施例】上述の実施形態１の装置を用いて、Ｃｕ−Ｇ
ａターゲットを用いない点を除いて実施形態１と同様の
製造方法を実施して、化合物半導体薄膜としてＣｕＩｎ
Ｓｅ₂膜を形成した。即ち、本実施例においては、IIIＢ
族元素ターゲットであるＩｎターゲットと、ＩＢ族元素
ターゲットであるＣｕターゲットのみをスパッタ源にそ
れぞれ設置して用いるものとした。

【０１０９】本実施例では、厚さ約０．５５ｍｍのソー
ダライムガラス基板本体と、その上面に形成された厚さ
約０．８μｍのＭｏ導電膜とからなる基板を用いた。

【０１１０】まず、実施形態１の工程（ａ）において、
上記の基板上に、第１工程としてＩｎをスパッタリング
により供給すると同時にＳｅを蒸着法により供給してＩ
ｎ−Ｓｅ層を形成した。次いで第２工程としてＣｕをス
パッタリングにより供給すると同時にＳｅを蒸着法によ
り供給してＣｕ−Ｓｅ層を形成した。これにより、Ｉｎ
−Ｓｅ層およびＣｕ−Ｓｅ層が、基板上に順次積層形成
された前駆体薄膜を得た。これら第１工程および第２工
程を含む工程（ａ）は、基板温度（より詳細にはＭｏ導
電膜温度）を約２００〜３５０℃に維持して実施した
（図７を参照のこと）。

【０１１１】次いで、実施形態１の工程（ｂ）におい
て、図７に示すように、Ｓｅを蒸着法により前駆体薄膜
上に供給しながら、まず、基板を加熱して上記基板温度
を約１秒〜５分間で約４００〜５００℃にまで上昇させ
て熱処理し、次いで、加熱を停止して基板を放冷した。
基板温度が先の工程（ａ）における温度に達するまで、
即ち約２００〜３５０℃に達するまでＳｅの供給を続
け、その後、供給を停止した。これにより、Ｃｕ−Ｉｎ
−Ｓｅ化合物半導体薄膜が基板上に形成された。

【０１１２】得られた化合物半導体薄膜は、エネルギー
分散型Ｘ線測定により、Ｃｕ ２２．７原子％、Ｉｎ
２６．２５原子％、Ｓｅ ５１．４原子％の組成割合を
有することが解った。この分析値は、ＣｕＩｎＳｅ₂膜
の化学量論比に対してややＩｎおよびＳｅが過剰な組成
比（具体的にはＣｕ：Ｉｎが約０．８〜１．０）であっ
て、太陽電池の光吸収層として用いるのに適した目的の
組成比にほぼ等しかった。

【０１１３】この化合物半導体薄膜を光吸収層として、
当該技術分野において既知の常套の方法により、ＣｄＳ
層（バッファ層）、ＺｎＯ層およびＩＴＯ膜（いずれも
透明導電膜）を得られた化合物半導体薄膜上に順次積層
し、基板のＭｏ導電膜およびＩＴＯ膜からそれぞれリー
ドを引き出して薄膜太陽電池を作製した。この薄膜太陽
電池は、変換効率９．０６％、電流密度３６．１６ｍＡ
／ｃｍ²、開放電圧０．４０Ｖ、曲性因子０．６２を示
し、従来の製造方法に従って得られたＣｕ、Ｉｎ、およ
びＳｅからなる化合物半導体薄膜を備える薄膜太陽電池
の特性と比較して高いレベルにあった。

【０１１４】

【発明の効果】本発明によれば、ＩＢ族元素、IIIＢ族
元素、およびVIＢ族元素を含む化合物半導体薄膜の製造
方法であって、膜厚が大面積に亘って均一で、組成ずれ
が減少し、結晶欠陥の発生が低減された、安価で安全な
製造方法が提供される。更に、本発明によれば、このよ
うな製造方法を実施するのに好適に用いられる装置が提
供される。本発明の方法に従って、本発明の装置を用い
て得られた化合物半導体薄膜は、良好な膜質を有し、大
面積で高効率の薄膜太陽電池の光吸収層として利用され
得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１（ａ）は、本発明の１つの実施形態にお
ける化合物半導体薄膜の製造装置の概略図であり、図１
（ｂ）は、図１（ａ）の装置のＸ−Ｘ’線に沿って切り
取った上面図である。

【図２】 図２（ａ）および（ｂ）は、本発明の１つの
実施形態における化合物半導体薄膜の製造方法であっ
て、図１の装置を用いて実施される方法を説明する概略
工程図であり、それぞれ、前駆体薄膜および化合物半導
体薄膜が形成された基板の概略断面図を示す。

【図３】本発明のもう１つの実施形態における化合物半
導体薄膜の製造方法を説明する概略工程図であり、図３
（ａ）および（ｂ）は、前駆体薄膜および化合物半導体
薄膜が形成された基板の概略断面図をそれぞれ示す。

【図４】 本発明の別の実施形態における化合物半導体
薄膜の製造装置の概略図である。

【図５】 本発明の別の実施形態における化合物半導体
薄膜の製造装置の概略図である。

【図６】 本発明の別の実施形態における化合物半導体
薄膜の製造装置の概略図である。

【図７】 本発明の１つの実施例における基板温度のプ
ロファイルを示すグラフである。

【符号の説明】

１ チャンバ ２ 蒸着源 ３ａ、３ｂ、３ｃ スパッタ源 ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ スパッタ源シャッター ４ 均熱板 ５ 基板 ６ ヒーター ７ サセプタ ８ 駆動回転軸 ９ シャッター １０ 排気ライン １１ Ａｒガス供給ライン ２０ 化合物半導体薄膜製造装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 根上 卓之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4K029 AA09 AA24 BA41 BB02 BD00 CA01 CA05 CA09 GA01 5F051 AA10 BA12 CB15 CB24 FA02 FA04 GA03 5F103 AA01 AA08 AA10 BB57 DD30 HH01 HH04 HH05 LL04 NN01 PP03 RR06

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＩＢ族元素、IIIＢ族元素およびVIＢ族
   元素を含む化合物半導体薄膜の製造方法であって、 （ａ）少なくともスパッタリング法を用いて原料元素を
   基板上に供給して、ＩＢ族元素およびIIIＢ族元素を含
   む前駆体薄膜、またはＩＢ族元素、IIIＢ族元素およびV
   IＢ族元素を含む前駆体薄膜を基板上に形成する工程
   と、 （ｂ）スパッタリング法以外の方法を用いてVIＢ族元素
   を該前駆体薄膜上に供給しながら、前駆体薄膜が形成さ
   れた基板を工程（ａ）における温度よりも高い温度で熱
   処理して、該前駆体薄膜から、ＩＢ族元素、IIIＢ族元
   素およびVIＢ族元素を含む化合物半導体薄膜を基板上に
   形成する工程とを含む方法。
2. 【請求項２】 工程（ａ）が、IIIＢ族元素を、またはI
   IIＢ族元素およびVIＢ族元素を供給する第１工程と、Ｉ
   Ｂ族元素を、ＩＢ族元素およびVIＢ族元素を、ＩＢ族元
   素およびIIIＢ族元素を、またはＩＢ族元素、IIIＢ族元
   素およびVIＢ族元素を供給する第２工程とを含む、請求
   項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 第１工程を実施した後に第２工程を実施
   する、請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 第２工程を実施した後に第１工程を実施
   する、請求項２に記載の方法。
5. 【請求項５】 第２工程が、ＩＢ族元素を、またはＩＢ
   族元素およびVIＢ族元素を供給する第２Ａ工程と、ＩＢ
   族元素およびIIIＢ族元素を、またはＩＢ族元素、IIIＢ
   族元素およびVIＢ族元素を供給する第２Ｂ工程とを含
   む、請求項２〜４のいずれかに記載の方法。
6. 【請求項６】 第２Ａ工程を実施した後に第２Ｂ工程を
   実施する、請求項５に記載の方法。
7. 【請求項７】 第２Ｂ工程を実施した後に第２Ａ工程を
   実施する、請求項５に記載の方法。
8. 【請求項８】 スパッタリング法以外の方法が、蒸着法
   である、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. 【請求項９】 工程（ａ）における基板の温度が、２０
   〜４５０℃の範囲にある、請求項１〜８のいずれかに記
   載の方法。
10. 【請求項１０】 工程（ｂ）における基板の温度が、３
    ００〜６００℃の範囲にあり、かつ工程（ａ）における
    基板の温度よりも高い、請求項１〜９のいずれかに記載
    の方法。
11. 【請求項１１】 ＩＢ族元素がＡｇおよびＣｕのいずれ
    かまたは双方であり、IIIＢ族元素がＩｎおよびＧａの
    いずれかまたは双方であり、VIＢ族元素がＳｅおよびＳ
    のいずれかまたは双方である、請求項１〜１０のいずれ
    かに記載の方法。
12. 【請求項１２】 ＩＢ族元素がＣｕであり、IIIＢ族元
    素がＩｎ、またはＩｎおよびＧａであり、VIＢ族元素が
    Ｓｅである、請求項１１に記載の方法。
13. 【請求項１３】 前駆体薄膜を基板上に形成する１また
    はそれ以上のスパッタ源と、スパッタ源に各々備えられ
    るスパッタ源シャッターと、基板の温度を制御する温度
    制御手段と、スパッタリング法以外の方法を用いてVIＢ
    族元素を該前駆体薄膜上に供給する供給源とを備える、
    化合物半導体薄膜の製造装置。
14. 【請求項１４】 スパッタリング法以外の方法が、蒸着
    法、レーザアブレーションおよび近接昇華法からなる群
    から選択されるいずれかの方法である、請求項１３に記
    載の装置。
15. 【請求項１５】 前記供給源が、前記スパッタ源が収容
    されるチャンバとは異なるチャンバに収容されている、
    請求項１３または１４に記載の装置。
16. 【請求項１６】 複数の前記スパッタ源が、各々別のチ
    ャンバ内に配置されている、請求項１５に記載の装置。
17. 【請求項１７】 前記供給源および前記スパッタ源が、
    同一のチャンバ内に収容され、これらの間に設けられた
    仕切り板によって互いに仕切られている、請求項１３ま
    たは１４に記載の装置。
18. 【請求項１８】 請求項１〜１２のいずれかの製造方法
    に従って形成された化合物半導体薄膜を光吸収層として
    含む薄膜太陽電池。
19. 【請求項１９】 ＩＢ族元素、IIIＢ族元素およびVIＢ
    族元素を含む化合物半導体薄膜を光吸収層として含む薄
    膜太陽電池において、化合物半導体薄膜が、３ｃｍ×３
    ｃｍ以上に亘って０．０１〜０．５μmの表面ラフネス
    を有することを特徴とする薄膜太陽電池。