(57)【要約】【課題】良好な特性を有するＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜を製造する。【解決手段】Ｉ−Ｂ族元素およびIII−Ｂ族元素を含む皮膜が一主面に被着している基板が加熱炉内に配置される。非酸化性ガスおよびカルコゲン元素の化合物ガスを含む混合ガスが、化合物ガスが分解する分解温度未満の第１温度に加熱されて、基板が配置された加熱炉内に導入される。そして、加熱炉内の混合ガスの雰囲気中において、分解温度以上の第２温度に基板が加熱されながら、化合物ガスの分解によって皮膜にカルコゲン元素が供給されることで、皮膜からＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜が生成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｉ−Ｂ族元素およびIII−Ｂ族元素を含む皮膜が一主面に被着している基板を加熱炉内に配置する配置工程と、
非酸化性ガスおよびカルコゲン元素の化合物ガスを含む混合ガスを、前記化合物ガスが分解する分解温度未満の第１温度に加熱して、前記基板が配置された前記加熱炉内に導入するガス導入工程と、
前記加熱炉内の前記混合ガスの雰囲気中において、前記分解温度以上の第２温度に前記基板を加熱しながら、前記化合物ガスの分解によって前記皮膜に前記カルコゲン元素を供給することで、前記皮膜からＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜を生成する加熱工程とを備える薄膜製造方法。
【請求項２】
前記ガス導入工程において前記混合ガスによって前記基板を温めた後に、前記加熱工程を実施する請求項１に記載の薄膜製造方法。
【請求項３】
前記加熱工程において、赤外線の照射によって前記基板を加熱する請求項２に記載の薄膜製造方法。
【請求項４】
前記加熱工程において、第１波長域の赤外線の照射によって前記基板を加熱し、前記第１波長域よりも長い第２波長域の赤外線の照射によって前記混合ガスを前記分解温度以上まで加熱する請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載の薄膜製造方法。
【請求項５】
前記加熱工程において、前記第２波長域の赤外線を前記混合ガスに照射した後に、前記第１波長域の赤外線を前記基板に照射する請求項４に記載の薄膜製造方法。
【請求項６】
前記配置工程において、熱伝導率が前記基板と同等以下の部材で囲まれるように前記基板を前記加熱炉内に配置する請求項１から請求項５の何れか１つの請求項に記載の薄膜製造方法。
【請求項７】
前記加熱工程において、前記分解温度未満の予め設定された温度域に前記基板を保持した後に、前記基板を前記第２温度に加熱する請求項１から請求項６の何れか１つの請求項に記載の薄膜製造方法。
【請求項８】
前記ガス導入工程において、前記加熱炉に設けられた加熱部によって、前記分解温度未満の予め設定された温度域まで前記基板を加熱する請求項１から請求項７の何れか１つの請求項に記載の薄膜製造方法。
【請求項９】
Ｉ−Ｂ族元素およびIII−Ｂ族元素を含む皮膜が一主面に被着された基板が配置される加熱炉の本体部と、
非酸化性ガスおよびカルコゲン元素の化合物ガスを含む混合ガスを前記本体部内に導入するガス導入路と、
前記ガス導入路内を流れる前記混合ガスを、前記化合物ガスが分解する分解温度未満の第１温度に加熱する第１加熱部と、
前記本体部内の前記混合ガスの雰囲気中において、前記分解温度以上の第２温度に前記基板を加熱しながら、前記化合物ガスの分解によって前記皮膜に前記カルコゲン元素を供給することで、前記皮膜からＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜を生成する第２加熱部とを備える薄膜製造装置。
【請求項１０】
前記第２加熱部は、前記本体部に配置された前記基板に第１波長域の赤外線を照射する第１赤外線源と、前記本体部内の前記混合ガスに前記第１波長域よりも長い第２波長域の赤外線を照射する第２赤外線源とを含む請求項９に記載の薄膜製造装置。
【請求項１１】
前記本体部は、前記基板を囲む、熱伝導率が前記基板と同等以下の部材をさらに含む請求項９または請求項１０に記載の薄膜製造装置。
【請求項１２】
前記本体部は、前記基板を前記分解温度未満の予め設定された温度域まで加熱する第３加熱部をさらに備える請求項９から請求項１１の何れか１つの請求項に記載の薄膜製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｉ−III−VI族化合物半導体の薄膜を製造する製造方法ならびに製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｉ−III−VI族化合物半導体から成る光吸収層を具備したＣＩＳ系薄膜太陽電池がある。このＣＩＳ系薄膜太陽電池としては、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２（ＣＩＧＳとも言う）等といった材料が採用される。
【０００３】
このＣＩＳ系薄膜太陽電池では、例えば、ガラス基板上に、金属裏面電極層、ｐ形ＣＩＳ系光吸収層、高抵抗バッファ層およびｎ形窓層の順に積層されている。そして、このｐ形ＣＩＳ系光吸収層は、上記材料を含有するプリカーサ膜をセレン化するセレン化工程を経て生成され得る（特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１８６１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１におけるセレン化工程では、セレン化水素等のカルコゲン元素の水素化合物のガスが室温で加熱炉内に導入される。これにより、セレン化水素等のカルコゲン元素の水素化合物のガスが分解されて、カルコゲン元素のガスが生じるまでにある程度の時間を要する。このため、光吸収層が生成される初期段階において、前駆体層に対するカルコゲン元素の供給が不十分となり得る。これにより、Ｉ−III−VI族化合物半導体の化学量論組成から若干ずれた結晶が前駆体層から生じ得る。その結果、光吸収層の特性の低下による光電変換効率の低下が生じ得る。
【０００６】
そこで、良好な特性を有するＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜を製造することができる製造方法および製造装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、一態様に係る薄膜製造方法は、配置工程とガス導入工程と加熱工程とを備える。この薄膜製造方法では、前記配置工程において、Ｉ−Ｂ族元素およびIII−Ｂ族元素を含む皮膜が一主面に被着している基板を加熱炉内に配置する。前記ガス導入工程において、非酸化性ガスおよびカルコゲン元素の化合物ガスを含む混合ガスを、前記化合物ガスが分解する分解温度未満の第１温度に加熱して、前記基板が配置された前記加熱炉内に導入する。前記加熱工程において、前記加熱炉内の前記混合ガスの雰囲気中において、前記分解温度以上の第２温度に前記基板を加熱しながら、前記化合物ガスの分解によって前記皮膜に前記カルコゲン元素を供給することで、前記皮膜からＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜を生成する。
【０００８】
他の一態様に係る薄膜製造装置は、加熱炉の本体部とガス導入路と第１加熱部と第２加熱部とを備える。この薄膜製造装置では、前記加熱炉の本体部に、Ｉ−Ｂ族元素およびIII−Ｂ族元素を含む皮膜が一主面に被着された基板が配置される。前記ガス導入路は、非酸化性ガスおよびカルコゲン元素の化合物ガスを含む混合ガスを前記本体部内に導入する。前記第１加熱部は、前記ガス導入路内を流れる前記混合ガスを、前記化合物ガスが分解する分解温度未満の第１温度に加熱する。前記第２加熱部は、前記本体部内の前記混合ガスの雰囲気中において、前記分解温度以上の第２温度に前記基板を加熱しながら、前記化合物ガスの分解によって前記皮膜に前記カルコゲン元素を供給することで、前記皮膜からＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜を生成する。
【発明の効果】
【０００９】
一態様に係る薄膜製造方法によれば、良好な特性を有するＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜を製造することができる。
【００１０】
また、他の一態様に係る薄膜製造装置によれば、良好な特性を有するＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係る薄膜製造装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】一実施形態に係る載置台の構成を模式的に示す上面図である。
【図３】一実施形態に係る薄膜の製造フローを示すフローチャートである。
【図４】一実施形態に係る薄膜の製造フローを示すフローチャートである。
【図５】基板を準備する様子を示す断面図である。
【図６】基板を準備する様子を示す断面図である。
【図７】基板を準備する様子を示す断面図である。
【図８】基板を準備する様子を示す断面図である。
【図９】薄膜の製造時における薄膜製造装置の様子を模式的に示す図である。
【図１０】薄膜の製造時における薄膜製造装置の様子を模式的に示す図である。
【図１１】薄膜の製造時における薄膜製造装置の様子を模式的に示す図である。
【図１２】薄膜の製造時における薄膜製造装置の様子を模式的に示す図である。
【図１３】薄膜の製造時における薄膜製造装置の様子を模式的に示す図である。
【図１４】薄膜の製造時における薄膜製造装置の様子を模式的に示す図である。
【図１５】光電変換装置の製造プロセスにおけるその後の工程を示す図である。
【図１６】光電変換装置の製造プロセスにおけるその後の工程を示す図である。
【図１７】光電変換装置の製造プロセスにおけるその後の工程を示す図である。
【図１８】光電変換装置の製造プロセスにおけるその後の工程を示す図である。
【図１９】光電変換装置の製造プロセスにおけるその後の工程を示す図である。
【図２０】光電変換装置の製造プロセスにおけるその後の工程を示す図である。
【図２１】第１変形例に係る薄膜製造装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２２】第１変形例に係る薄膜の製造フローを示すフローチャートである。
【図２３】第２変形例に係る薄膜の製造フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態および各種変形例を図面に基づいて説明する。なお、図面においては同様な構成および機能を有する部分については同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。また、図面は模式的に示されたものであり、各図における各種構造のサイズおよび位置関係等は正確に図示されたものではない。なお、図１、図２および図５から図２１には、ガス導入路３からガス排出路４に向けた方向を−Ｘ方向とし、載置台２１上に載置された被加熱基板ＳＵ１の一主面がＸＹ平面に平行であるように右手系のＸＹＺ座標系が付されている。
【００１３】
＜(１)一実施形態＞
＜(１−１)薄膜製造装置＞
図１で示されるように、一実施形態に係る薄膜製造装置１は、加熱炉の本体部２、ガス導入路３、ガス排出路４、第１加熱部Ｈ１、第２加熱部Ｈ２および制御部１０を備えている。本体部２、ガス導入路３およびガス排出路４の素材としては、例えば、石英等の耐熱性に優れた素材が採用され得る。
【００１４】
＜(１−１−１)本体部＞
本体部２は、内部空間２Ｓを備えている。本体部２では、例えば、板状の壁部によって内部空間２Ｓが形成されている。また、本体部２は、内部空間２Ｓ内に載置台２１および保温部材２２を備えている。そして、本体部２では、載置台２１上に配置される被加熱基板ＳＵ１に対して加熱処理が施される。被加熱基板ＳＵ１は、本体部２において加熱対象となる基板である。この被加熱基板ＳＵ１は、Ｉ−Ｂ族元素およびIII−Ｂ族元素を含む皮膜ＦＬ１が一主面である＋Ｚ側の主面に被着されたものであれば良い。
【００１５】
ここで、Ｉ−Ｂ族元素としては、例えば、Ｃｕ等が採用され得る。III−Ｂ族元素としては、ＩｎおよびＧａ等が採用され得る。なお、本体部２の上下方向としての±Ｚ方向における高さは、例えば、１０ｃｍ以上で且つ５０ｃｍ未満あれば良い。また、本体部２の±Ｘ方向および±Ｙ方向における長さおよび幅は、被加熱基板ＳＵ１のサイズおよび本体部２において一度に加熱処理が施される被加熱基板ＳＵ１の枚数等に応じて設定されれば良い。
【００１６】
載置台２１は、＋Ｚ側の上面が略平坦な部分である。載置台２１の上面には、保温部材２２および被加熱基板ＳＵ１が配される。また、載置台２１は、第３加熱部Ｈ３を備えている。第３加熱部Ｈ３は、例えば、載置台２１の上面近傍に配されている。
【００１７】
第３加熱部Ｈ３は、ガス導入路３から内部空間２Ｓに導入される混合ガスＭＧ１に含まれるカルコゲン元素の化合物ガスが分解する温度（分解温度とも言う）未満の予め設定された温度域まで被加熱基板ＳＵ１を加熱する処理（基板予備加熱処理とも言う）を行う。これにより、被加熱基板ＳＵ１が、その後の本加熱処理において急激に加熱されても割れ難い。
【００１８】
ここで、カルコゲン元素は、VI−Ｂ族元素（１６族元素とも言う）であるＳ、Ｓｅ、Ｔｅのうちの少なくとも１つの元素であれば良い。「カルコゲン元素の化合物ガスの分解」とは、カルコゲン元素の化合物ガスが分解されてカルコゲン元素の単体のガスが発生することを意味する。予め設定された温度域は、例えば、５０℃以上で且つ１００℃以下であれば良い。第３加熱部Ｈ３は、例えば、電気抵抗への通電による発熱によって加熱を行う方式（抵抗加熱方式とも言う）が採用されたヒーターであれば良い。
【００１９】
保温部材２２は、載置台２１上に配される被加熱基板ＳＵ１を囲む部材である。保温部材２２は、例えば、第２加熱部Ｈ２と被加熱基板ＳＵ１との間には配されず、被加熱基板ＳＵ１の端面に対向する位置に配される。これにより、被加熱基板ＳＵ１の外周部が保温部材２２によって側方から囲まれる。具体的には、例えば、図２で示されるように、保温部材２２は、略中央に貫通穴２２Ｈを有する板状の部材であれば良い。つまり、保温部材２２は、例えば、板状で且つ環状の形状を有していれば良い。そして、保温部材２２の貫通穴２２Ｈに被加熱基板ＳＵ１が配されれば、被加熱基板ＳＵ１の外周部としての端面が保温部材２２によって側方から囲まれる。ここで、保温部材２２は、例えば、被加熱基板ＳＵ１と同等以下の熱伝導率を有する部材であれば良い。なお、保温部材２２は、例えば、被加熱基板ＳＵ１と略同一の厚さを有し、且つ被加熱基板ＳＵ１の基板ＳＢ１と同一の素材で構成され得る。
【００２０】
この保温部材２２によって、載置台２１上に配置された被加熱基板ＳＵ１の外周部が囲まれれば、被加熱基板ＳＵ１の加熱処理後の冷却時に、被加熱基板ＳＵ１の外周部からの放熱が低減され得る。これにより、被加熱基板ＳＵ１が略均一に冷却され得る。このため、被加熱基板ＳＵ１の冷却時における被加熱基板ＳＵ１の反りが低減される。その結果、被加熱基板ＳＵ１の割れならびに被加熱基板ＳＵ１に対する加熱処理によって皮膜ＦＬ１から生成されるＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜ＳＦ１の割れおよび剥離が生じ難い。
【００２１】
ここで、Ｉ−III−VI族化合物半導体とは、Ｉ−III−VI族化合物を主に含む半導体である。なお、Ｉ−III−VI族化合物を主に含む半導体とは、Ｉ−III−VI族化合物を７０ｍｏｌ％以上含む半導体のことを言う。以下の記載においても、「主に含む」は「７０ｍｏｌ％以上含む」ことを意味する。Ｉ−III−VI族化合物は、Ｉ−Ｂ族元素（１１族元素とも言う）とIII−Ｂ族元素（１３族元素とも言う）とVI−Ｂ族元素（１６族元素とも言う）とを主に含む化合物である。Ｉ−III−VI族化合物としては、例えば、ＣｕＩｎＳｅ２（ＣＩＳとも言う）、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２（ＣＩＧＳとも言う）、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）２（ＣＩＧＳＳとも言う）等が採用され得る。
【００２２】
また、保温部材２２には、例えば、保温部材２２の温度を測定するための熱電対ＴＣ１が配されている。熱電対ＴＣ１による測温によって、被加熱基板ＳＵ１の温度（基板温度とも言う）が間接的に測定され得る。なお、保温部材２２については、貫通穴２２Ｈの代わりに、例えば、凹み部が配されても良い。
【００２３】
＜(１−１−２)ガス導入路＞
ガス導入路３は、本体部２内である内部空間２Ｓに気体を導入する部分である。ガス導入路３は、例えば、管状の形状を有していれば良い。また、ガス導入路３には、例えば、内部空間２Ｓに導入される気体が蓄積されたタンク、この気体をガス導入路３に送り出すポンプおよびこの気体のガス導入路３への導入の有無を切り替えるバルブ等が接続されている。
【００２４】
ここで、内部空間２Ｓに導入される気体としては、例えば、非酸化性の気体（非酸化性ガスとも言う）とカルコゲン元素の化合物の気体（化合物ガスとも言う）とを含む気体（混合ガスとも言う）ＭＧ１が採用される。カルコゲン元素の化合物としては、例えば、カルコゲン元素の水素化合物等が採用され得る。カルコゲン元素の水素化合物としては、例えば、Ｈ２ＳｅおよびＨ２Ｓ等が採用され得る。非酸化性ガスには、例えば、Ｈ２等の還元ガスならびにＮ２およびＡｒ等の不活性ガスが含まれ得る。また、混合ガスＭＧ１におけるカルコゲン元素の化合物ガスの濃度は、例えば、０．５体積％以上で且つ５体積％以下であれば良い。一方で、予めカルコゲン元素を含む皮膜ＦＬ１が用いられた場合であっても、混合ガスＭＧ１が用いられて、皮膜ＦＬ１にカルコゲン元素が導入されても良い。これにより、皮膜ＦＬ１から自然に拡散し得るカルコゲン元素が補充され得る。このとき、混合ガスＭＧ１におけるカルコゲン元素の化合物ガスの濃度は、例えば、０．００１体積％以上で且つ０．０５体積％以下であれば良い。
【００２５】
＜(１−１−３)ガス排出路＞
ガス排出路４は、本体部２の内部空間２Ｓから気体を排出する部分である。ガス排出路４は、例えば、管状の形状を有していれば良い。ガス排出路４は、ガス導入路３から内部空間２Ｓへのガスの導入に応じて、内部空間２Ｓにおけるガスを排出する。なお、ガス排出路４には、例えば、内部空間２Ｓから排出される気体（排出ガスとも言う）ＥＧ１を回収する各種構成等が接続されれば良い。
【００２６】
＜(１−１−４)第１加熱部＞
第１加熱部Ｈ１は、ガス導入路３内を流れる混合ガスＭＧ１を、混合ガスＭＧ１に含まれるカルコゲン元素の化合物ガスが分解する分解温度未満の予め設定された温度（第１温度とも言う）に加熱する処理（ガス予備加熱処理とも言う）を行う。第１加熱部Ｈ１は、例えば、ガス導入路３のうちの本体部２の近くの部分の周囲に配されている。第１加熱部Ｈ１としては、例えば、セラミックヒーターおよびシーズヒーター等が採用され得る。
【００２７】
ここで、例えば、カルコゲン元素の化合物がＨ２Ｓｅであれば、Ｈ２Ｓｅ→Ｈ２＋Ｓｅで示される分解化学反応式に従って、Ｓｅの単体のガスが発生し得る。また、例えば、カルコゲン元素の化合物がＨ２Ｓであれば、Ｈ２Ｓ→Ｈ２＋Ｓで示される分解化学反応式に従って、Ｓの単体のガスが発生し得る。
【００２８】
例えば、カルコゲン元素の化合物がＨ２Ｓｅであれば、１気圧におけるＨ２Ｓｅガスの分解温度は１６０℃程度である。この場合、第１温度は、例えば、１００℃以上で且つ１６０℃未満に設定され得る。また、例えば、カルコゲン元素の化合物がＨ２Ｓであれば、１気圧におけるＨ２Ｓガスの分解温度は４００℃程度である。この場合、第１温度は、例えば、１００℃以上で且つ２５０℃未満に設定され得る。
【００２９】
ここで、第１温度が１００℃以上であれば、その後の本加熱処理において、本体部２の内部空間２Ｓにおける化合物ガスの分解が短時間で進行し得る。また、第１温度が２５０℃未満であれば、被加熱基板ＳＵ１の皮膜ＦＬ１を基にしたＩ−III−VI族化合物半導体の結晶成長が中途半端な態様で開始され難い。一方、仮に、ガス導入路３内を流れる混合ガスＭＧ１が、カルコゲン元素の化合物ガスが分解する分解温度以上まで加熱されると、本体部２の内壁にカルコゲン元素が付着し易い。これにより、材料の損失および第２加熱部Ｈ２による加熱効率の低下が生じ得る。
【００３０】
＜(１−１−５)第２加熱部＞
第２加熱部Ｈ２は、載置台２１上に配される被加熱基板ＳＵ１を加熱する部分である。ここでは、内部空間２Ｓの混合ガスＭＧ１の雰囲気中において、被加熱基板ＳＵ１が、カルコゲン元素の化合物ガスの分解温度以上の温度（第２温度とも言う）に加熱される処理（本加熱処理とも言う）が行われる。第２温度は、例えば、５００℃以上で且つ６５０℃以下であれば良い。
【００３１】
この本加熱処理の際には、少なくとも被加熱基板ＳＵ１の近傍に存在するカルコゲン元素の化合物ガスが分解し、カルコゲン元素の単体のガスによって、被加熱基板ＳＵ１の皮膜ＦＬ１にカルコゲン元素が供給される。このとき、皮膜ＦＬ１に含まれるＩ−Ｂ族元素およびIII−Ｂ族元素が、カルコゲン元素と化合することで、皮膜ＦＬ１からＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜ＳＦ１が生成される。つまり、皮膜ＦＬ１は、Ｉ−III−VI族化合物半導体の薄膜ＳＦ１の前駆体である。
【００３２】
ここで、例えば、混合ガスＭＧ１に含まれるカルコゲン元素の化合物がＨ２Ｓｅである場合、皮膜ＦＬ１に含まれるＩ−Ｂ族元素およびIII−Ｂ属元素がＣｕおよびＩｎであれば、皮膜ＦＬ１から生成されるＩ−III−VI族化合物は、ＣＩＳである。さらに、III−Ｂ属元素が、ＩｎおよびＧａであれば、皮膜ＦＬ１から生成されるＩ−III−VI族化合物は、ＣＩＧＳである。
【００３３】
また、第２加熱部Ｈ２は、第１赤外線源Ｈ２Ｓおよび第２赤外線源Ｈ２Ｌを備えている。第１赤外線源Ｈ２Ｓは、本体部２の載置台２１上に配置された被加熱基板ＳＵ１に第１波長域の赤外線を照射する。第１波長域は、例えば、０．７μｍ以上で且つ２μｍ以下であれば良い。そして、第１波長域の赤外線については、エネルギーが最大となる波長が、例えば、０．７μｍ以上で且つ２μｍ以下であれば良い。なお、第１赤外線源Ｈ２Ｓとしてハロゲンヒーターが採用される場合、赤外線のエネルギーが最大となる波長が、例えば、１．２μｍ程度となり得る。
【００３４】
第２赤外線源Ｈ２Ｌは、本体部２の内部空間２Ｓに導入された混合ガスＭＧ１に第１波長域よりも長い第２波長域の赤外線を照射する。第２波長域は、例えば、３μｍ以上で且つ５μｍ以下であれば良い。そして、第２波長域の赤外線については、エネルギーが最大となる波長が、例えば、３．７μｍ以上で且つ４．７μｍ以下であれば良い。なお、第２赤外線源Ｈ２Ｌとしてセラミックヒーターが採用される場合、赤外線のエネルギーが最大となる波長が、例えば、３．８μｍ程度となり得る。
【００３５】
＜(１−１−６)制御部＞
制御部１０は、薄膜製造装置１の動作を制御する部分である。制御部１０は、熱電対ＴＣ１によって計測される被加熱基板ＳＵ１の基板温度を示す情報を取得し得る。また、制御部１０は、第１加熱部Ｈ１、第２加熱部Ｈ２および第３加熱部Ｈ３の動作を制御する。例えば、制御部１０は、第１加熱部Ｈ１によるガス予備加熱処理、第２加熱部Ｈ２による本加熱処理、および第３加熱部Ｈ３による基板予備加熱処理についての、開始および終了のタイミングを制御する。また、制御部１０によって、例えば、ガス導入路３に対して混合ガスＭＧ１を供給するタイミングおよびガス導入路３に対する混合ガスＭＧ１の供給量が制御されても良い。
【００３６】
この制御部１０は、プロセッサーにおいてプログラム等が実行されることで、各種機能および各種制御が実現される構成を有している。なお、制御部１０は、専用の電子回路によって各種機能および各種制御が実現される構成を有していても良い。
【００３７】
＜(１−２)薄膜製造方法＞
図３および図４は、薄膜製造装置１が用いられたＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜ＳＦ１の製造フローを示すフローチャートである。
【００３８】
ステップＳ１では、被加熱基板ＳＵ１が準備される工程（基板準備工程とも言う）が行われる。ここで、基板準備工程の一例について説明する。
【００３９】
まず、略矩形の盤面を有する平板状の基板ＳＢ１（図５参照）が準備される。基板ＳＢ１は、複数の光電変換セルＣＥ１を支持するものである。基板ＳＢ１に含まれる主な材料としては、例えば、ガラス、セラミックスおよび樹脂等が採用され得る。また、基板ＳＢ１の厚さは、例えば、１ｍｍ以上で且つ３ｍｍ以下程度であれば良い。
【００４０】
次に、洗浄された基板ＳＢ１の一主面の略全面に、スパッタリング法または蒸着法等が用いられて、下部電極層ＥＬ１（図６参照）が形成される。下部電極層ＥＬ１に含まれる主な材料としては、例えば、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔｉ、ＴａおよびＡｕ等の導電性を有する各種金属等が採用され得る。また、下部電極層ＥＬ１の厚さは、例えば、０．２μｍ以上で且つ１μｍ以下程度であれば良い。
【００４１】
次に、下部電極層ＥＬ１の上面のうちの所定の形成対象位置からその直下の基板ＳＢ１の上面にかけて、一方向（ここではＹ方向に相当する方向）に直線状に延在する第１溝部Ｐ１（図７参照）が形成される。第１溝部Ｐ１は、例えば、ＹＡＧレーザーまたはその他のレーザーの光が走査されつつ所定の形成対象位置に照射されることで形成され得る。
【００４２】
さらに、下部電極層ＥＬ１の上に、Ｉ−III−VI族化合物半導体に含まれるVI−Ｂ族元素以外の金属元素を少なくとも含むＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜ＳＦ１の前駆体としての皮膜ＦＬ１（図８参照）が形成される。これにより、皮膜ＦＬ１が一主面の上に配されている被加熱基板ＳＵ１が形成される。
【００４３】
ここでは、Ｉ−III−VI族化合物半導体がＣＩＧＳであり、Ｉ−III−VI族化合物半導体に含まれるVI−Ｂ族元素以外の金属元素には、Ｉ−Ｂ族元素であるＣｕとIII−Ｂ族元素であるＩｎおよびＧａとが含まれる。皮膜ＦＬ１には、VI−Ｂ族元素であるＳｅが含まれていても良い。また、皮膜ＦＬ１の形成方法としては、例えば、Ｉ−Ｂ族元素であるＣｕ、およびIII−Ｂ族元素であるＩｎとＧａの各元素を含む塗布用の溶液が下部電極層ＥＬ１の上から塗布された後に乾燥されることで皮膜ＦＬ１が形成される方法が採用され得る。塗布用の溶液には、VI−Ｂ族元素であるＳｅが含まれていても良い。なお、下記実施形態では、塗布用の溶液にVI−Ｂ族元素のＳｅが含まれている例で説明する。また、皮膜ＦＬ１は、蒸着法およびスパッタリング法の少なくとも一方が用いられて形成されても良い。なお、皮膜ＦＬ１の厚さは、例えば、数μｍ以上で且つ十数μｍ以下程度であれば良い。
【００４４】
ステップＳ２では、Ｉ−Ｂ族元素およびIII−Ｂ族元素を含む皮膜ＦＬ１が一主面に被着している被加熱基板ＳＵ１が加熱炉の本体部２内に配置される工程（配置工程とも言う）が行われる。配置工程では、例えば、図９および図１０で示されるように、載置台２１上に配されている保温部材２２の貫通穴２２Ｈに被加熱基板ＳＵ１が配される。これにより、被加熱基板ＳＵ１の外周部としての端面が保温部材２２によって側方から囲まれる。
【００４５】
ステップＳ３では、本体部２の内部空間２Ｓ内のガスが非酸化性ガスに置換される工程（第１ガス置換工程とも言う）が行われる。例えば、ガス導入路３からＮ２ガスが内部空間２Ｓに導入される。このとき、内部空間２Ｓから酸素を含む空気が排出ガスＥＧ１としてガス排出路４によって排出される。
【００４６】
ステップＳ４では、被加熱基板ＳＵ１が配置された本体部２の内部空間２Ｓ内に混合ガスＭＧ１が導入される工程（ガス導入工程とも言う）が開始される。このガス導入工程では、図１１で示されるように、第１加熱部Ｈ１によって、混合ガスＭＧ１に含まれるカルコゲン元素の化合物ガスの分解温度未満の第１温度に混合ガスＭＧ１が加熱されるガス予備加熱処理が行われる。これにより、上記分解温度未満の第１温度まで昇温された混合ガスＭＧ１が、ガス導入路３から内部空間２Ｓ内に導入される。
【００４７】
ここでは、ガス予備加熱処理によって温められた混合ガスＭＧ１によって、混合ガスＭＧ１に含まれるカルコゲン元素の化合物ガスの分解温度未満の予め設定された温度域まで被加熱基板ＳＵ１が加熱され得る。このため、ガス導入工程において混合ガスＭＧ１によって被加熱基板ＳＵ１が温められた後に、ステップＳ８の加熱工程が実施され得る。これにより、ステップＳ８の加熱工程において、被加熱基板ＳＵ１が５００℃以上まで急に昇温されても、基板ＳＢ１が局所的な膨張によって割れる不具合が生じ難い。その結果、基板ＳＢ１上に形成されるＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜ＳＦ１の割れも発生し難い。
【００４８】
ステップＳ５では、第３加熱部Ｈ３によって、混合ガスＭＧ１に含まれるカルコゲン元素の化合物ガスの分解温度未満の予め設定された温度域まで被加熱基板ＳＵ１が加熱される基板予備加熱処理が開始される。図１２には、制御部１０の制御に応じて第３加熱部Ｈ３によって被加熱基板ＳＵ１が加熱される様子が示されている。この基板予備加熱処理により、ステップＳ８において被加熱基板ＳＵ１が５００℃以上まで急に昇温されても、基板ＳＢ１が局所的な膨張によって割れる不具合が発生し難い。その結果、基板ＳＢ１上に形成されるＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜ＳＦ１の割れも発生し難い。
【００４９】
なお、仮に基板予備加熱処理が行われない場合に基板ＳＢ１に割れが生じる具体例としては、次の例が挙げられる。Ｈ２Ｓｅの濃度が約２００ｐｐｍであるＨ２ＳｅガスとＨ２ガスとの混合ガスＭＧ１の雰囲気中で、被加熱基板ＳＵ１の基板温度が、室温から約４〜５℃／秒の昇温速度で約６００℃まで昇温されて４分程度保持される熱処理によって、基板ＳＢ１に割れが生じた。
【００５０】
一方、基板予備加熱処理が行われる場合に基板ＳＢ１に割れが生じない具体例としては、次の例が挙げられる。Ｈ２Ｓｅの濃度が約２００ｐｐｍであるＨ２ＳｅガスとＨ２ガスとの混合ガスＭＧ１の雰囲気中で、被加熱基板ＳＵ１の基板温度が約６５℃になるように調整された後に、約４〜５℃／秒の昇温速度で約６００℃まで昇温されて４分程度保持される熱処理が施されれば、基板ＳＢ１に割れが生じなかった。
【００５１】
ステップＳ６では、被加熱基板ＳＵ１の基板温度が所定温度に到達したか否かが判定される。例えば、所定温度は、混合ガスＭＧ１に含まれるカルコゲン元素の化合物ガスの分解温度未満の予め設定された温度域であれば良い。この所定温度としては、例えば、５０℃以上で且つ１００℃以下が採用され得る。本実施形態では、所定温度は、６５℃である。ここでは、例えば、制御部１０によって、熱電対ＴＣ１によって計測される温度が被加熱基板ＳＵ１の基板温度とされ、この基板温度が所定温度に到達したか否かが判定される。本動作フローでは、基板温度が所定温度に到達するまで、ステップＳ６の判定が繰り返される。そして、基板温度が所定温度に到達すれば、ステップＳ７に進む。
【００５２】
ステップＳ７では、第３加熱部Ｈ３による基板予備加熱処理が終了される。
【００５３】
ステップＳ８では、混合ガスＭＧ１の雰囲気中において、第２加熱部Ｈ２によって、載置台２１上に配される被加熱基板ＳＵ１が、混合ガスＭＧ１に含まれるカルコゲン元素の化合物ガスの分解温度以上の第２温度に加熱される工程（加熱工程とも言う）が行われる。第２温度は、例えば、５００℃以上で且つ６５０℃以下であれば良い。また、加熱工程では、例えば、加熱工程の開始から１分以上で且つ３分以内に被加熱基板ＳＵ１が第２温度まで加熱され得る。さらに、被加熱基板ＳＵ１の基板温度が第２温度に保持される時間は、例えば、２分以上で且つ８分以内であれば良い。
【００５４】
この加熱工程では、少なくとも被加熱基板ＳＵ１の近傍のカルコゲン元素の化合物ガスが分解し、カルコゲン元素の単体のガスによって、被加熱基板ＳＵ１の皮膜ＦＬ１にカルコゲン元素が供給される。このとき、皮膜ＦＬ１に含まれるＩ−Ｂ族元素およびIII−Ｂ族元素がカルコゲン元素と化合することで、皮膜ＦＬ１からＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜ＳＦ１が生成される。
【００５５】
また、加熱工程では、ステップＳ４に開始されたガス予備加熱処理によって、混合ガスＭＧ１の温度が、化合物ガスの分解温度まで短時間で到達し得る。このため、Ｉ−III−VI族化合物半導体の薄膜ＳＦ１が生成される初期段階（薄膜生成初期段階とも言う）において、前駆体層としての皮膜ＦＬ１に対してカルコゲン元素が十分供給され得る。その結果、化学量論組成に近い良好な特性を有するＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜ＳＦ１が生成され得る。
【００５６】
ところで、加熱工程において、第２加熱部Ｈ２による赤外線の照射によって被加熱基板ＳＵ１が加熱されれば、被加熱基板ＳＵ１の基板温度が急激に上昇し得る。この場合、薄膜生成初期段階において、内部空間２Ｓ内に残存している微量の酸素によって皮膜ＦＬ１上に酸化膜が形成され易い。しかしながら、ガス予備加熱処理によって、混合ガスＭＧ１の温度が、化合物ガスの分解温度まで短時間で到達するため、薄膜生成初期段階において、皮膜ＦＬ１に対してカルコゲン元素が十分供給され得る。これにより、皮膜ＦＬ１がカルコゲン元素の供給を阻害する酸化膜に覆われる前に、皮膜ＦＬ１に対してカルコゲン元素が十分供給され得る。その結果、良好な特性を有するＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜ＳＦ１が生成され得る。
【００５７】
また、加熱工程では、第１赤外線源Ｈ２Ｓによる第１波長域の赤外線の照射によって被加熱基板ＳＵ１が加熱され、第２赤外線源Ｈ２Ｌによる第２波長域の赤外線の照射によって混合ガスＭＧ１が化合物ガスの分解温度以上まで加熱される。この場合、比較的短い波長の赤外線で皮膜ＦＬ１が加熱され得るとともに、比較的長い波長の赤外線でカルコゲン元素の化合物ガスの優先的な加熱および分解が行われ得る。これにより、皮膜ＦＬ１の加熱と、化合物ガスの加熱とが適宜調整され得る。したがって、被加熱基板ＳＵ１の昇温に合わせて、皮膜ＦＬ１にカルコゲン元素を十分供給することが可能となる。
【００５８】
また、加熱工程では、例えば、第２赤外線源Ｈ２Ｌによって第２波長域の赤外線が混合ガスＭＧ１に照射された後に、第１赤外線源Ｈ２Ｓによって第１波長域の赤外線が被加熱基板ＳＵ１に照射される加熱態様が採用され得る。この場合、被加熱基板ＳＵ１が第２温度に加熱される前に、カルコゲン元素の化合物ガスの分解が促進され得る。これにより、薄膜生成初期段階において、皮膜ＦＬ１に対してカルコゲン元素が十分供給され得る。
【００５９】
このようなステップＳ８の処理の一例が、図４で示されている。
【００６０】
まず、図４のステップＳ８１では、第２赤外線源Ｈ２Ｌによる第２波長域の赤外線の混合ガスＭＧ１への照射が開始される。このとき、第２波長域の赤外線の照射によって、混合ガスＭＧ１が加熱される。なお、図１３には、熱電対ＴＣ１によって計測された基板温度が所定温度に到達したことに応答して、第２赤外線源Ｈ２Ｌによる混合ガスＭＧ１への第２波長域の赤外線の照射が開始される様子が示されている。
【００６１】
次に、ステップＳ８２では、第１赤外線源Ｈ２Ｓによる第１波長域の赤外線の被加熱基板ＳＵ１への照射が開始される。このとき、第１波長域の赤外線の照射によって、被加熱基板ＳＵ１が加熱される。ここでは、例えば、ステップＳ８１において第２波長域の赤外線の照射が開始されたタイミングから、３０〜６０秒程度経過した後に、第１波長域の赤外線の照射が開始されれば良い。なお、図１４には、第２赤外線源Ｈ２Ｌによる第２波長域の赤外線の照射に加えて、第１赤外線源Ｈ２Ｓによる第１波長域の赤外線の照射が開始される様子が示されている。
【００６２】
そして、ステップＳ８３では、第１加熱部Ｈ１および第２加熱部Ｈ２による加熱が終了される。ここでは、例えば、被加熱基板ＳＵ１の基板温度が第２温度に所定時間保持されたことに応答して、第１加熱部Ｈ１および第２加熱部Ｈ２による加熱が終了されれば良い。所定時間は、例えば、２分以上で且つ８分以内であれば良い。なお、第１加熱部Ｈ１による加熱は、第２加熱部Ｈ２による加熱よりも先に終了されても良い。
【００６３】
ステップＳ９では、ガス導入路３からの混合ガスＭＧ１の導入が終了される。
【００６４】
ステップＳ１０では、本体部２の内部空間２Ｓ内のガスが、混合ガスＭＧ１から非酸化性ガスに置換される工程（第２ガス置換工程とも言う）が行われる。例えば、ガス導入路３からＮ２ガスが内部空間２Ｓに導入される。このとき、内部空間２Ｓから混合ガスＭＧ１等が排出ガスＥＧ１としてガス排出路４に排出される。
【００６５】
第２ガス置換工程ならびにその後において、被加熱基板ＳＵ１が冷却される。被加熱基板ＳＵ１の冷却は、例えば、空冷であれば良い。また、被加熱基板ＳＵ１が冷却される際、被加熱基板ＳＵ１の外周部としての端面が保温部材２２によって側方から囲まれている。このため、被加熱基板ＳＵ１の外周部からの過度な放熱が低減され得る。
【００６６】
その後、冷却後の被加熱基板ＳＵ１が加熱炉の本体部２から取り出されることで、Ｉ−III−VI族化合物半導体の薄膜ＳＦ１の製造フローが終了される。
【００６７】
＜(１−３)光電変換装置の製造＞
薄膜ＳＦ１の製造フローの終了後、太陽電池パネル等に相当する光電変換装置の製造プロセスにおけるその後の工程が行われれば良い。ここで、その後の工程の一例について説明する。
【００６８】
薄膜ＳＦ１の上に、光吸収層としての薄膜ＳＦ１とは異なる導電型のバッファ層としての半導体層ＢＵ１（図１５）が形成される。半導体層ＢＵ１は、例えば、化学浴槽堆積（ＣＢＤ）法によって形成され得る。具体的には、例えば、酢酸カドミウムとチオ尿素とがアンモニア水に溶解させられることで作製された溶液に薄膜ＳＦ１が浸漬されることで、ＣｄＳを主に含む半導体層ＢＵ１が形成され得る。なお、例えば、薄膜ＳＦ１の導電型がｐ型であれば、半導体層ＢＵ１の導電型がｎ型であれば良い。また、例えば、薄膜ＳＦ１の導電型がｎ型であれば、半導体層ＢＵ１の導電型がｐ型であれば良い。ここでは、薄膜ＳＦ１と半導体層ＢＵ１とが積層された光電変換層ＰＣ１が形成される。
【００６９】
次に、光電変換層ＰＣ１の上に上部電極層ＥＬ２（図１６参照）が形成される。上部電極層ＥＬ２は、例えば、スパッタリング法、蒸着法または化学的気相成長（ＣＶＤ）法等で形成され得る。具体的には、例えば、半導体層ＢＵ１の上に、Ａｌが添加されたＺｎＯを主に含む透明且つ導電性を有する上部電極層ＥＬ２が形成される。
【００７０】
次に、上部電極層ＥＬ２の上面のうちの所定の形成対象位置から下部電極層ＥＬ１の上面に至る領域に、＋Ｙ方向に延在する溝部Ｐ２（図１７参照）が形成される。溝部Ｐ２は、サンドブラストまたは針状のスクライブ用の工具（スクライブ針とも言う）が用いられたメカニカルスクライビングによって形成され得る。
【００７１】
次に、上部電極層ＥＬ２の上面のうちの所定の形成対象位置から溝部Ｐ２の内部にかけて線状電極ＬＥ１および接続部Ｃ１（図１８および図１９参照）が形成される。線状電極ＬＥ１および接続部Ｃ１は、例えば、上部電極層ＥＬ２の上面のうちの所定の形成対象位置から溝部Ｐ２の内部にかけて金属ペーストが所定のパターンを有するように塗布され、塗布後の金属ペーストが乾燥によって固化されることで形成され得る。ここでは、スクリーン印刷等によって、金属ペーストが塗布され得る。
【００７２】
そして、上部電極層ＥＬ２の上面のうちの所定の形成対象位置から下部電極層ＥＬ１の上面に至る領域に、＋Ｙ方向に延在する溝部Ｐ３（図２０参照）が形成される。これにより、基板ＳＢ１の上に複数の光電変換セルＣＥ１が配されている光電変換装置ＰＡ１が得られる。
【００７３】
＜(１−４)一実施形態のまとめ＞
以上のように、一実施形態に係る薄膜製造装置１では、ガス導入路３内を流れる混合ガスＭＧ１が、カルコゲン元素の化合物ガスが分解する分解温度未満の第１温度に加熱される。そして、加熱炉の本体部２内の混合ガスＭＧ１の雰囲気中において、第２加熱部Ｈ２によって、カルコゲン元素の化合物ガスが分解する分解温度以上の第２温度に被加熱基板ＳＵ１が加熱される。このとき、カルコゲン元素の化合物ガスの分解によって、Ｉ−Ｂ族元素およびIII−Ｂ族元素を含む皮膜ＦＬ１にカルコゲン元素が供給されることで、皮膜ＦＬ１からＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜ＳＦ１が生成される。
【００７４】
また、一実施形態に係る薄膜製造方法では、Ｉ−Ｂ族元素およびIII−Ｂ族元素を含む皮膜ＦＬ１が一主面に被着している被加熱基板ＳＵ１が加熱炉の本体部２内に配置される。次に、非酸化性ガスおよびカルコゲン元素の化合物ガスを含む混合ガスＭＧ１が、この化合物ガスが分解する分解温度未満の第１温度に加熱されて、被加熱基板ＳＵ１が配置された本体部２内に導入される。そして、本体部２内の混合ガスＭＧ１の雰囲気中において、カルコゲン元素の化合物ガスが分解する分解温度以上の第２温度に被加熱基板ＳＵ１が加熱されながら、化合物ガスの分解によって皮膜ＦＬ１にカルコゲン元素が供給される。これにより、皮膜ＦＬ１からＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜ＳＦ１が生成される。
【００７５】
上記一実施形態に係る薄膜製造装置１および薄膜製造方法の何れによっても、Ｉ−III−VI族化合物半導体の薄膜ＳＦ１が生成される薄膜生成初期段階において、皮膜ＦＬ１に対してカルコゲン元素が十分供給され得る。その結果、化学量論組成に近い良好な特性を有するＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜ＳＦ１が製造され得る。
【００７６】
＜(２)変形例＞
なお、本発明は上記一実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００７７】
＜(２−１)第１変形例＞
上記一実施形態では、第２加熱部Ｈ２が、異なる波長の赤外線を照射する第１赤外線源Ｈ２Ｓおよび第２赤外線源Ｈ２Ｌを備えていたが、これに限られない。例えば、図２１で示されるように、上記一実施形態に係る薄膜製造装置１のうちの第２加熱部Ｈ２が１つの赤外線源を備える第２加熱部Ｈ２Ａに置換された薄膜製造装置１Ａが採用されても良い。
【００７８】
この場合、例えば、図３で示されるステップＳ８の処理が、図２２で示されているステップＳ８Ａの処理に置換されれば良い。ステップＳ８Ａでは、第２加熱部Ｈ２Ａによる赤外線の照射が開始される（ステップＳ８１Ａ）。その後、第１加熱部Ｈ１および第２加熱部Ｈ２Ａによる加熱が終了される（ステップＳ８２Ａ）。
【００７９】
なお、このような構成が採用される場合、第２加熱部Ｈ２Ａによって少なくとも第１波長域の赤外線が被加熱基板ＳＵ１に照射されれば良い。第１波長域は、例えば、０．７μｍ以上で且つ２μｍ以下であれば良い。なお、この場合、被加熱基板ＳＵ１が加熱されることで、被加熱基板ＳＵ１の近傍の混合ガスＭＧ１が被加熱基板ＳＵ１から放射される熱によって加熱され得る。
【００８０】
＜(２−２)第２変形例＞
上記一実施形態では、加熱工程において、例えば、加熱工程の開始から１分以上で且つ３分以内に被加熱基板ＳＵ１が第２温度である５００℃以上で且つ６５０℃以下まで加熱されたが、これに限られない。例えば、加熱工程において、カルコゲン元素の化合物ガスの分解温度未満の予め設定された温度域（設定温度域とも言う）に被加熱基板ＳＵ１が一旦保持された後に、被加熱基板ＳＵ１が第２温度に加熱されても良い。
【００８１】
ここで、カルコゲン元素の化合物がＨ２Ｓｅであれば、カルコゲン元素の化合物ガスの分解温度が約１６０℃であるため、設定温度域は、例えば、１００℃以上で且つ１５０℃以下程度であれば良い。また、被加熱基板ＳＵ１が設定温度域に一旦保持される時間（保持時間とも言う）は、例えば、６０秒以上で且つ１２０秒以下程度の所定時間であれば良い。このような構成が採用されることで、加熱工程において、被加熱基板ＳＵ１における急激な温度変化が低減される。これにより、基板ＳＢ１の割れおよび反りの発生に伴う、皮膜ＦＬ１および薄膜ＳＦ１の割れおよび剥離などが低減され得る。
【００８２】
このような構成が採用される場合、例えば、図３で示されるステップＳ８の処理が、図２３で示されているステップＳ８Ｂの処理に置換されれば良い。
【００８３】
ステップＳ８１では、第２赤外線源Ｈ２Ｌによって、第２波長域の赤外線が混合ガスＭＧ１へ照射され始める。
【００８４】
ステップＳ８２では、第１赤外線源Ｈ２Ｓによって、第１波長域の赤外線が被加熱基板ＳＵ１へ照射され始める。ここでは、例えば、ステップＳ８１において第２波長域の赤外線の照射が開始されたタイミングから、３０〜６０秒程度経過した後に、第１波長域の赤外線の照射が開始される。
【００８５】
ステップＳ８３Ｂでは、被加熱基板ＳＵ１の基板温度が設定温度域に到達したか否か判定される。ここで、被加熱基板ＳＵ１の基板温度が設定温度域に到達すれば、ステップＳ８４Ｂに進む。
【００８６】
ステップＳ８４Ｂでは、被加熱基板ＳＵ１の基板温度が設定温度域に保持される。ここでは、例えば、熱電対ＴＣ１から得られる被加熱基板ＳＵ１の基板温度に応じて、第１赤外線源Ｈ２Ｓによる第１波長域の赤外線の被加熱基板ＳＵ１に対する照射量が調整されれば良い。
【００８７】
ステップＳ８５Ｂでは、被加熱基板ＳＵ１の基板温度が設定温度域に保持されている保持時間が、所定時間に到達したか否かが判定される。ここでは、保持時間が所定時間に到達すれば、ステップＳ８６Ｂに進む。
【００８８】
ステップＳ８６Ｂでは、被加熱基板ＳＵ１の基板温度が上昇される。ここでは、例えば、第１赤外線源Ｈ２Ｓによる第１波長域の赤外線の被加熱基板ＳＵ１に対する照射量が調整されれば良い。
【００８９】
ステップＳ８７Ｂでは、上記一実施形態に係るステップＳ８３と同様に、第１加熱部Ｈ１および第２加熱部Ｈ２による加熱が終了される。ここでは、例えば、被加熱基板ＳＵ１の基板温度が第２温度に所定時間保持されたことに応答して、第１加熱部Ｈ１および第２加熱部Ｈ２による加熱が終了されれば良い。所定時間は、例えば、２分以上で且つ８分以内であれば良い。なお、第１加熱部Ｈ１による加熱は、第２加熱部Ｈ２による加熱よりも先に終了されても良い。
【００９０】
＜(２−３)その他の変形例＞
例えば、上記一実施形態ならびに上記第１および第２変形例では、ガス予備加熱処理において、混合ガスＭＧ１が１００℃以上で且つ１６０℃未満の第１温度に加熱されたが、これに限られない。例えば、第１温度が、１００℃未満であっても良い。この場合、混合ガスＭＧ１が事前に若干なりとも加熱されることで、加熱工程において、本体部２の内部空間２Ｓにおける化合物ガスの分解が短時間で進行し得る。このため、Ｉ−III−VI族化合物半導体の薄膜ＳＦ１が生成される薄膜生成初期段階において、皮膜ＦＬ１に対してカルコゲン元素が十分供給され得る。その結果、化学量論組成に近い良好な特性を有するＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜ＳＦ１が製造され得る。
【００９１】
また、上記一実施形態および上記第２変形例では、第２加熱部Ｈ２が、第１赤外線源Ｈ２Ｓと第２赤外線源Ｈ２Ｌとを備えていたが、これに限られない。例えば、フィルターによって照射される赤外線の波長が調整されても良い。具体的には、例えば、ハロゲンヒーターから照射される赤外線の比較的短い波長の成分がハイパスフィルターによってカットされることで、比較的長い波長の第２波長域の赤外線が混合ガスＭＧ１に照射され得る。その後、ハロゲンヒーターから被加熱基板ＳＵ１に至る光路上からハイパスフィルターが退避される。これにより、ハロゲンヒーターから照射される比較的短い波長の成分から比較的長い波長の成分までを含む赤外線が、混合ガスＭＧ１および被加熱基板ＳＵ１に照射され得る。なお、ここでは、例えば、４μｍ程度の波長の赤外線のみを透過するハイパスフィルターとして、サファイア製の基板上に多層膜が形成されたものが採用され得る。
【００９２】
また、上記一実施形態ならびに上記第１および第２変形例では、被加熱基板ＳＵ１の外周部を囲む保温部材２２が設けられていたが、これに限られない。例えば、保温部材２２が設けられていなくても良い。但し、保温部材２２が設けられる方が、被加熱基板ＳＵ１が略均一に冷却され得る。その結果、被加熱基板ＳＵ１の反りが低減されることで、被加熱基板ＳＵ１の割れおよびＩ−III−VI族化合物半導体の薄膜ＳＦ１の割れおよび剥離が生じ難い。
【００９３】
また、上記一実施形態ならびに上記第１および第２変形例では、載置台２１に設けられた第３加熱部Ｈ３によって被加熱基板ＳＵ１が加熱される基板予備加熱処理が行われたが、これに限られない。例えば、第３加熱部Ｈ３が設けられることなく、第１加熱部Ｈ１で加熱された混合ガスＭＧ１によって、被加熱基板ＳＵ１が加熱される基板予備加熱処理が行われても良い。但し、混合ガスＭＧ１よりも、第３加熱部Ｈ３の方が、短時間で被加熱基板ＳＵ１を加熱することが可能である。このため、例えば、第３加熱部Ｈ３が設けられれば、薄膜ＳＦ１の製造効率が向上し得る。
【００９４】
また、上記一実施形態ならびに上記第１および第２変形例では、第２加熱部Ｈ２による赤外線の照射によって被加熱基板ＳＵ１が加熱されたが、これに限られない。例えば、第２加熱部Ｈ２の代わりに、抵抗加熱方式のヒーター等を含むその他の加熱部によって被加熱基板ＳＵ１が加熱されても良い。
【００９５】
なお、上記一実施形態および各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
【符号の説明】
【００９６】
１，１Ａ  薄膜製造装置
２  本体部
２Ｓ  内部空間
３  ガス導入路
４  ガス排出路
１０  制御部
２１  載置台
２２  保温部材
２２Ｈ  貫通穴
ＦＬ１  皮膜
Ｈ１  第１加熱部
Ｈ２，Ｈ２Ａ  第２加熱部
Ｈ２Ｌ  第１赤外線源
Ｈ２Ｓ  第２赤外線源
Ｈ３  第３加熱部
ＭＧ１  混合ガス
ＳＦ１  薄膜
ＳＵ１  被加熱基板
【図１】
2014011290.tif 000003
【図２】
2014011290.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2014011290.tif 000014
【図１３】
2014011290.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2014011290.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2014011290.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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