(57)【要約】【課題】第１の薄膜形成過程の材料ガス及び残留物質が、第２の薄膜形成過程で形成される薄膜の特性に影響を与えることがなく、所望の特性の薄膜が得ることができ、また、同一のチャンバ内で複数の薄膜が積層形成されるので、複数のチャンバを設ける必要が無くなり、装置のコンパクト化及びコストダウンが可能となる薄膜形成方法及び装置並びに太陽電池の製造方法を提供すること。【解決手段】アンテナ式プラズマＣＶＤ法（化学的気相成長法）により基板１０に複数の薄膜を同一チャンバ２内で形成する薄膜形成装置１であって、複数の薄膜のうち第１薄膜の次に形成する第２薄膜の特性に影響を与え、かつ、第１薄膜形成過程に起因した残留物質をチャンバ２内から除去する残留物質除去手段を備えることを特徴とする。【選択図】　図１
2004006537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ式プラズマＣＶＤ法（化学的気相成長法）により基板に複数の薄膜を同一チャンバ内で形成する薄膜形成装置であって、
前記複数の薄膜のうち第１薄膜の次に形成する第２薄膜の特性に影響を与え、かつ、第１薄膜形成過程に起因した残留物質を前記チャンバ内から除去する残留物質除去手段を備えることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
アンテナ式プラズマＣＶＤ法（化学的気相成長法）により、同一チャンバ内で基板に複数の薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
第１薄膜形成過程の後に残留物質除去過程を施すことで、前記第１薄膜形成過程に起因する所定残留物質を前記チャンバ内から除去し、その後、第２薄膜形成過程を行うことを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項３】
請求項２記載の薄膜形成方法において、
前記薄膜は半導体膜であり、前記残留物質は、所望の半導体特性を阻害する物質であることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項４】
請求項２又は請求項３記載の薄膜形成方法において、
前記チャンバ内の前記残留物質は、前記アレイアンテナ周辺にプラズマを生成させたプラズマクリーニングによって除去されることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項５】
請求項２から請求項４記載のうち少なくともいずれかに記載の薄膜形成方法において、
前記プラズマクリーニングは、水素プラズマで行うことを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項６】
請求項２から請求項５記載のうち少なくともいずれかに記載の薄膜形成方法において、
前記チャンバ内の前記残留物質は、ガスの置換により除去されることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項７】
請求項２から請求項６のうち少なくともいずれかに記載の薄膜形成方法において、
前記チャンバ内の前記残留物質は、前記チャンバ内を真空排気することにより除去されることを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項８】
請求項２から請求項７のうち少なくともいずれか一つに記載の薄膜形成方法を用いて、基板上に半導体薄膜を形成することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の太陽電池製造方法で製造されたことを特徴とする太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜形成方法及び装置に関する技術であり、特に、薄膜太陽電池の製造過程に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜太陽電池は、透明導電膜が形成された基板上にｐ型半導体薄膜、真性半導体膜（ｉ型半導体薄膜）及びｎ型半導体薄膜が順に積層された構造が用いられている。従来、半導体層の形成には平行平板型インライン式プラズマＣＶＤ装置が用いられている。この平行平板型インライン式プラズマＣＶＤ装置では、基板に平行に設置された基板とほぼ同じ面積を持つ対向電極から材料ガスとｒｆ電力を供給し、基板と電極の間にプラズマを生成し、前記半導体層を成膜する。また、基板加熱のためのヒータが基板裏面側に設置されている平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いて薄膜太陽電池を製造する場合には、ｐ型半導体薄膜層、ｉ型半導体薄膜層及びｎ型半導体薄膜層をそれぞれ異なるチャンバにおいて分離成膜される。
近年では、ｐ型半導体薄膜、ｉ型半導体薄膜及びｎ型半導体薄膜を同一チャンバで成膜する方法が提案されている（特開２０００−２５２４９６号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、同一チャンバ内で製造した太陽電池は分離成膜により製造されたそれより特性が劣る。これはチャンバ内に残留した物質が原因である。
例えば、上記した薄膜太陽電池の製造過程においては、ｐ型半導体層の形成の用いたドーピングガスに起因する物質が、主にチャンバ内の電極に吸着し、その物質によってｉ型半導体層やｎ型半導体層の形成時にオートドープされることで、太陽電池の変換効率が低下してしまうという問題があった。
即ち、ｐ型半導体層を成膜した後にｉ型半導体層を同一チャンバで成膜すると、ｐ層の成膜時に流したＢ２Ｈ６ガスに起因するＢを含む物質が対向電極に吸着し、ｉ型半導体層を成膜する時にこの物質が放出され、ｉ型半導体中に取り込まれ、その特性を示さなくなる。
【０００４】
また、対向電極の温度が基板温度より低いために、Ｂ２Ｈ６ガスに起因するＢを含む物質が電極に吸着しやすく、上述した物質の対向電極への吸着が促進されてしまうという問題もある。また、対向電極の温度が低いことから対向電極やその周辺には密度の低い膜や粉が生成されることもあり、このような密度の低い膜や粉は吸着量も多く、従って汚染源としての影響も大きい。
このような問題を回避するためには、各膜毎に異なるチャンバを用いた装置構成にする必要がり、この場合には装置コストが上がり、フットプリントが増大するという問題があった。
【０００５】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、基板上に薄膜を積層形成する際に、所望の特性の薄膜が得ることができ、更に、装置のコンパクト化及びコストダウンが可能となる薄膜形成方法及び装置並びに太陽電池の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明は、アンテナ式プラズマＣＶＤ法（化学的気相成長法）により基板に複数の薄膜を同一チャンバ内で形成する薄膜形成装置であって、前記複数の薄膜のうち第１薄膜の次に形成する第２薄膜の特性に影響を与え、かつ、第１薄膜形成過程に起因した残留物質を前記チャンバ内から除去する残留物質除去手段を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、残留物質とは、所望の半導体特性を阻害する物質であり、例えば、ドーパントとなり得るＩＩＩ族やＶ族の元素を含む物質（不純物）である。また、第１薄膜とはｐ型半導体薄膜であり、第２薄膜とはｉ型半導体薄膜である。
また、残留物質除去手段とは、アンテナに電力を供給してプラズマを生成させる電力供給系と、前記チャンバに所望の原料ガスを供給するガス供給系と、前記チャンバの真空排気を行う排気装置である。
また、前記アンテナ式プラズマＣＶＤ法に用いられるアンテナの形状は、すでに国際出願されたものである（ＰＣＴ／ＪＰ００／０６１８９）。
また、前記チャンバ内には加熱装置が設けられており、前記チャンバ内を加熱するようになっている。
【０００８】
この発明に係る薄膜形成装置によれば、加熱された前記基板がチャンバ内に配置された状態において、前記ガス供給系から前記チャンバ内に供給された前記原料ガスは、前記チャンバ内が所定の圧力に維持されながら、前記排気装置によって排気され、前記電力供給系が前記アンテナに電力を供給することで、プラズマが生成され、前記ガスが励起分解し、前記基板上に半導体薄膜が形成される。
また、このような前記ガス供給系、排気装置及び電力供給系により、前記原料ガスに含まれたドーピングガスに起因する残留物質を前記チャンバ内から除去し、半導体薄膜が形成される。
【０００９】
また、前記アンテナの表面積は、前記基板の表面積と比較して小さく、また、チャンバ内は加熱されているので、前記原料ガスに含まれたドーピングガスに起因する物質の前記アンテナへの付着量は少ない。これによって、同一チャンバにおいて所望の特性を有する薄膜を形成することができ、複数の薄膜から構成される積層膜を形成することができる。
【００１０】
アンテナ式プラズマＣＶＤ装置は、従来の平行平板型プラズマＣＶＤ装置とは異なる特徴を有する。アンテナ式プラズマＣＶＤ装置の特徴とは、アンテナ表面積が基板と比較して小さいこと、及び、アンテナと基板が同じ温度となることである。特開２０００−２５２４９６号公報で開示された従来の技術は、これらの利点を具備しておらず、本発明のアンテナ式プラズマＣＶＤ装置は従来装置に比べてチャンバ内に残留する不純物量が少ない。
このようなアンテナ式プラズマＣＶＤ装置では同一チャンバでの複数の薄膜を積層することが可能になる。
【００１１】
また、本発明は、アンテナ式プラズマＣＶＤ法（化学的気相成長法）により、同一チャンバ内で基板に複数の薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
第１薄膜形成過程の後に残留物質除去過程を施すことで、前記第１薄膜形成過程に起因する所定残留物質を前記チャンバ内から除去し、その後、第２薄膜形成過程を行うことを特徴とするものである。
【００１２】
この発明に係る薄膜形成方法によれば、前記チャンバにドーピングガス（不純物）を含む原料ガスを導入し、チャンバ内の前記アンテナに高周波電力を印加することで、プラズマが生成され、前記原料ガスは励起分解され、不純物を含んだ半導体が前記基板に形成される。
次に、前記ドーピングガスに起因する前記残留物質は、ガスの置換によって前記チャンバ内から除去される。
【００１３】
前記ドーピングガスが前記チャンバから除去された後に、ｉ型半導体層が積層される。
このｉ型半導体膜の形成には、ＩＶ族の水素化物（ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＧｅＨ４、ＣＨ４）、これらの混合ガス及び水素（Ｈ２）がチャンバに供給され、プラズマ中で励起分解され、前記基板に堆積し、ｉ型半導体層が形成される。
このｉ型半導体層の成膜過程においては、チャンバ内の不純物量が十分に小さいため、オートドーピングが抑制され、ｉ型半導体特性を示す薄膜が形成される。
続いて、別の不純物を含んだ半導体膜が形成され、活性化エネルギーの異なる半導体膜の積層が同一のチャンバで形成される。
【００１４】
なお、前述の前記チャンバからの前記残留物質の除去は、ガスの置換による除去方法に限らず、前記チャンバ内を真空排気する方法及び水素等エッチングガスによるプラズマクリーニングを行っても良い。
【００１５】
また、本発明は、基板上に上記薄膜形成方法によって半導体薄膜を形成した太陽電池を特徴とするものである。
この発明によれば、チャンバ内の不純物量が十分に小さいため、オートドーピングが抑制され、ｉ型半導体特性を示す半導体薄膜が形成されるので、良好な電流電圧特性を示す太陽電池を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の薄膜形成装置の構成の一実施形態を示す構成図である。図２は、本発明の薄膜形成装置で形成される太陽電池の一実施形態を示す断面図である。
【００１７】
図１に示すように、この実施形態の薄膜形成装置１は、チャンバ２と、チャンバ２内に設けられたＵ字型アンテナ３と、バルブ４を介して前記チャンバ２に反応ガス５を供給するガスライン６と、バルブ４の開閉を制御して反応ガス５をチャンバ２に供給するガス流量制御装置７と、チャンバ２内に配置された基板１０を加熱する加熱装置１１と、チャンバ２内のＵ字型アンテナ３の周辺にプラズマ１２を生成させる高周波電源１３と、チャンバ２に供給された反応ガス５を排気する排気装置１４を備えている。
【００１８】
ガス流量制御装置７には、反応ガス５となるＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガス、Ｂ２Ｈ６ガス、ＰＨ３ガス毎に独立したガスライン６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄと、バルブ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、各々のガス流量を調整するマスフローコントローラ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが設けられている。
【００１９】
排気装置１４には、チャンバ２内の圧力を所定の圧力となるようにコントロールする圧力調整バルブ２１と、チャンバ２内の反応ガス５を排気する真空ポンプ２２が設けられている。
【００２０】
また、基板１０は、図２に示すようにガラスからなる透明基板１０ａ上に透明電極１０ｂが予め形成された構成となっており、この透明電極１０ｂは、ＳｎＯ２よりなるが、これ以外にＩＴＯなどの透明導電性酸化膜により形成されている。
【００２１】
次に、上記の薄膜形成装置１による薄膜形成として、特に太陽電池の製造に関して説明する。
薄膜形成装置１を起動すると、チャンバ２は排気装置１４によって真空排気され、加熱装置１１が昇温される。チャンバ内の圧力と加熱装置１１の温度が所定値になったところで、薄膜形成装置１は待機状態となる。
【００２２】
この状態において、図示しない基板加熱装置及び搬送装置によって加熱された基板１０は、薄膜形成装置１のチャンバ２内に搬送され、Ｕ字型アンテナ３に対向する位置に配置され、加熱装置１１によって基板１０の温度は所定の温度に維持される。次に、ガス流量制御装置７によって反応ガス５がチャンバ２内に供給され、排気装置１４の圧力調整バルブ２１によってチャンバ２内の圧力が調整される。
更に、高周波電源１３によりＵ字型アンテナ３に高周波電力（ＶＨＦ）が供給され、反応ガス５のプラズマ１２が生成される。
【００２３】
プラズマ１２によって、反応ガス５は励起分解され、基板１０に半導体層３０が形成される。また、加熱装置１１によって基板１０の温度は、１００℃〜３５０℃に維持されるので、図２に示す半導体層３０は緻密な膜として形成される。
【００２４】
また、ガス流量制御装置７により、バルブ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、マスフローコントローラ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを制御することで、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガス、Ｂ２Ｈ６ガス、ＰＨ３ガスは所定の混合比で混合され、チャンバ２に供給されるので、半導体層３０を構成するｐ型半導体層３０ｐ、ｉ型半導体層３０ｉ、ｎ型半導体層３０ｎが基板１０に連続的に形成される。
【００２５】
このような半導体層３０の形成過程の中において、不必要となったガスは、チャンバ２から排出され、排気装置１４を経て、図示しない除害装置に供給され、無害化される。
【００２６】
次に、上記の薄膜形成過程のうちのｐ型半導体層３０ｐ、ｉ型半導体層３０ｉの成膜方法について、図３、図４に示すタイムチャートを用いて詳細を説明する。
図３、図４に示すタイムチャートは、本発明の薄膜形成方法の実施の形態として示した反応ガスラインのバルブ開閉順序及びＶＨＦ電源のＯＮ／ＯＦＦ順序を時間経過と共に示したものである。
このタイムチャート図におけるＳｉＨ４バルブのＯＰＥＮ／ＣＬＯＳＥとは、このバルブのＯＰＥＮ／ＣＬＯＳＥによりＳｉＨ４ガスのチャンバ２への供給、不供給を示すものであり、他のガスの記載についても同様である。
また、ＶＨＦ電源ＯＮ／ＯＦＦとは、高周波電源１３の電源スイッチのＯＮ／ＯＦＦによりプラズマ１２の生成、不生成を示すものである。
【００２７】
（薄膜形成方法１）
この薄膜形成方法１においては、図２の（ａ）に示すタイムチャートに沿って説明する。
まず、第一にＳｉＨ４、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６をチャンバ２内に供給し、この状態においてプラズマ１２を生成させることで、ｐ型半導体層３０ｐが形成される。その後、所定の時間が経過したところでプラズマ１２の生成を止めて、ｐ型半導体層３０ｐの形成が止まる。
第二に、ＳｉＨ４、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６の供給を同時に止めた後に、圧力調整バルブ２１を完全に開くことで真空排気され、チャンバ２内の残留ガスが排出される。
第三に、ＳｉＨ４、Ｈ２をチャンバ２内に供給し、この状態においてプラズマ１２を生成させることで、ｐ型半導体層３０ｐ上にｉ型半導体層３０ｉが形成される。所定の時間が経過したところで、プラズマ１２の生成を止めて、ｉ型半導体層３０ｉの形成が止まる。
【００２８】
このような薄膜形成方法１においては、ｐ型半導体層３０ｐ形成後に残留ガスが真空排気によって前記チャンバ内から排出されるので、ｉ型半導体層３０ｉ形成過程においては、Ｂ２Ｈ６ガス及びチャンバ２内に残留したＢ２Ｈ６ガスに起因する物質によるオートドーピングが抑制される。
【００２９】
（薄膜形成方法２）
この薄膜形成方法２においては、図２の（ｂ）に示すタイムチャートに沿って説明する。
まず、第一にＳｉＨ４、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６をチャンバ２内に供給し、この状態においてプラズマ１２を生成させることで、ｐ型半導体層３０ｐが形成される。その後、所定の時間が経過したところでプラズマ１２の生成を止めて、ｐ型半導体層３０ｐの形成が止まる。
第二に、Ｂ２Ｈ６のみ供給を停止し、ＳｉＨ４、Ｈ２は継続的にチャンバ２に供給する。これにより、Ｂ２Ｈ６ガス及びＢ２Ｈ６ガスに起因する物質は、ｉ型半導体成膜に影響を与えない程度までチャンバ内から排出される。
第三に、ＳｉＨ４、Ｈ２を継続的にチャンバ２に供給している状態において、プラズマ１２を生成させることで、ｐ型半導体層３０ｐ上にｉ型半導体層３０ｉが形成される。所定の時間が経過したところで、プラズマ１２の生成を止めて、ｉ型半導体層３０ｉの形成が止まる。
【００３０】
このような薄膜形成方法２においては、ｐ型半導体層３０ｐ形成後にＢ２Ｈ６が排気され、ｉ型半導体層３０ｉ形成過程においては、Ｂ２Ｈ６ガス及びチャンバ２内に残留したＢ２Ｈ６ガスに起因する物質によるオートドーピングが抑制される。
【００３１】
（薄膜形成方法３）
この薄膜形成方法３においては、図２の（ｃ）に示すタイムチャートに沿って説明する。
まず、第一にＳｉＨ４、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６をチャンバ２内に供給し、この状態においてプラズマ１２を生成させることで、ｐ型半導体層３０ｐが形成される。その後、所定の時間が経過したところでＳｉＨ４、Ｂ２Ｈ６の供給を同時に止めて、ｐ型半導体層３０ｐの形成が止まる。
第二に、継続的なＨ２の供給及びプラズマ１２を生成させることで、Ｂ２Ｈ６が排気され、また、プラズマ１２によるプラズマクリーニングにより、チャンバ２内に残留したＢ２Ｈ６ガスに起因する物質が排出される。
なお、タイムチャート（ｃ）中のｃ１に示すように、Ｈ２の供給量を増加させた場合にはＨ２による置換速度が上がり、Ｂ２Ｈ６の排出と水素プラズマによるプラズマクリーニングによるＢ２Ｈ６ガスに起因する物質の除去が促進される。
第三に、継続的なＨ２の供給及びプラズマ１２の生成において、ＳｉＨ４をチャンバ２内に供給し、ｐ型半導体層３０ｐ上にｉ型半導体層３０ｉが形成される。所定の時間が経過したところで、プラズマ１２の生成を止めて、ｉ型半導体層３０ｉの形成が止まる。
【００３２】
このような薄膜形成方法３においては、ｐ型半導体層３０ｐ形成後に、Ｈ２がチャンバ内のＢ２Ｈ６を押し流して置換（パージ）することによってＢ２Ｈ６が除去され、また、Ｈ２プラズマによるプラズマクリーニングによりチャンバ２内に残留したＢ２Ｈ６ガスに起因する物質が除去されるので、ｉ型半導体層３０ｉ形成過程においては、Ｂ２Ｈ６ガス及びチャンバ２内に残留したＢ２Ｈ６ガスに起因する物質によるオートドーピングが抑制される。
【００３３】
（薄膜形成方法４）
この薄膜形成方法４においては、図２の（ｄ）に示すタイムチャートに沿って説明する。
まず、第一にＳｉＨ４、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６をチャンバ２内に供給し、この状態においてプラズマ１２を生成させることで、ｐ型半導体層３０ｐが形成される。その後、所定の時間が経過したところでＳｉＨ４、Ｂ２Ｈ６の供給と、プラズマ１２の生成を止めて、ｐ型半導体層３０ｐの形成が止まる。
第二に、継続的にＨ２が供給されている状態において、プラズマ１２を生成させることで、Ｂ２Ｈ６が排気され、チャンバ２内のＢ２Ｈ６が除去される。また、水素プラズマ１２によるプラズマクリーニングによって、チャンバ２内に残留したＢ２Ｈ６ガスに起因する物質が除去される。
第三に、継続的なＨ２の供給及びプラズマ１２が生成している状態において、ＳｉＨ４をチャンバ２内に供給し、ｐ型半導体層３０ｐ上にｉ型半導体層３０ｉが形成される。所定の時間が経過したところで、プラズマ１２の生成を止めて、ｉ型半導体層３０ｉの形成が止まる。
【００３４】
このような薄膜形成方法４においては、ｐ型半導体層３０ｐ形成後にＢ２Ｈ６がＨ２のパージにより除去され、また、Ｈ２プラズマによるプラズマクリーニングによりチャンバ２内に残留したＢ２Ｈ６ガスに起因する物質が除去されるので、ｉ型半導体層３０ｉ形成過程においては、Ｂ２Ｈ６ガス及びチャンバ２内に残留したＢ２Ｈ６ガスに起因する物質によるオートドーピングが抑制される。
【００３５】
（薄膜形成方法５）
この薄膜形成方法５においては、図２の（ｅ）に示すタイムチャートに沿って説明する。
まず、第一にＳｉＨ４、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６をチャンバ２内に供給し、この状態においてプラズマ１２を生成させることで、ｐ型半導体層３０ｐが形成される。その後、所定の時間が経過したところでプラズマ１２の生成を止めて、ｐ型半導体層３０ｐの形成が止まる。
第二に、ＳｉＨ４、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６の供給を同時に止めた後に、圧力調整バルブ２１を完全に開くことで排気される。その後、所定の時間が経過したところでＨ２をチャンバ２内に供給し、プラズマ１２を生成させることで、プラズマクリーニングが起こり、チャンバ２内に残留したＢ２Ｈ６ガスに起因する物質が除去される。
第三に、継続的なＨ２の供給及びプラズマ１２が生成している状態において、ＳｉＨ４をチャンバ２内に供給し、ｐ型半導体層３０ｐ上にｉ型半導体層３０ｉが形成される。所定の時間が経過したところで、プラズマ１２の生成を止めて、ｉ型半導体層３０ｉの形成が止まる。
【００３６】
このような薄膜形成方法５においては、ｐ型半導体層３０ｐ形成後に残留ガスが真空排気によって除去され、また、Ｈ２プラズマによるプラズマクリーニングによりチャンバ２内に残留したＢ２Ｈ６ガスに起因する物質が除去されるので、ｉ型半導体層３０ｉ形成過程においては、Ｂ２Ｈ６ガス及びチャンバ２内に残留したＢ２Ｈ６ガスに起因する物質によるオートドーピングが抑制される。
【００３７】
（薄膜形成方法６）
この薄膜形成方法６においては、図２の（ｆ）に示すタイムチャートに沿って説明する。
まず、第一にＳｉＨ４、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６をチャンバ２内に供給し、この状態においてプラズマ１２を生成させることで、ｐ型半導体層３０ｐが形成される。その後、所定の時間が経過したところでプラズマ１２の生成を止めて、ｐ型半導体層３０ｐの形成が止まる。
第二に、ＳｉＨ４、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６の供給を同時に止めた後に、圧力調整バルブ２１を完全に開くことで真空排気され、チャンバ２内の残留ガスが除去される。その後、所定の時間が経過したところでＨ２をチャンバ２内に供給し、プラズマ１２を生成させることで、プラズマクリーニングが起きる。その後、所定の時間が経過したところで前述の真空排気により、チャンバ２内の残留ガスが除去される。
第三に、ＳｉＨ４、Ｈ２をチャンバ２内に供給し、この状態においてプラズマ１２を生成させることで、ｐ型半導体層３０ｐ上にｉ型半導体層３０ｉが形成される。所定の時間が経過したところで、プラズマ１２の生成を止めて、ｉ型半導体層３０ｉの形成が止まる。
【００３８】
このような薄膜形成方法６においては、ｐ型半導体層３０ｐ形成後に残留ガスが２度の真空排気によって除去され、また、Ｈ２プラズマによるプラズマクリーニングによりチャンバ２内に残留したＢ２Ｈ６ガスに起因する物質が除去されるので、ｉ型半導体層３０ｉ形成過程においては、Ｂ２Ｈ６ガス及びチャンバ２内に残留したＢ２Ｈ６ガスに起因する物質によるオートドーピングが抑制される。
【００３９】
（薄膜形成方法７）
この薄膜形成方法７においては、図２の（ｇ）に示すタイムチャートに沿って説明する。
まず、第一にＳｉＨ４、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６をチャンバ２内に供給し、この状態においてプラズマ１２を生成させることで、ｐ型半導体層３０ｐが形成される。その後、所定の時間が経過したところＢ２Ｈ６の供給を止めることで、ｐ型半導体層３０ｐの形成が止まる。
第二に、ＳｉＨ４、Ｈ２を継続的にチャンバ２に供給し、また、プラズマ１２が継続的に生成した状態において、Ｂ２Ｈ６の供給を止めることで、チャンバ２内のＢ２Ｈ６ガス濃度が下がりながらｉ型半導体層３０ｉが形成される。所定の時間が経過したところで、プラズマ１２の生成を止めて、ｉ型半導体層３０ｉの形成が止まる。
【００４０】
このような薄膜形成方法７においては、ｐ型半導体層３０ｐ形成後にＢ２Ｈ６がＨ２のパージにより除去されるので、ｉ型半導体層３０ｉ形成過程においては、Ｂ２Ｈ６ガス及びチャンバ２内に残留したＢ２Ｈ６ガスに起因する物質によるオートドーピングが抑制される。
【００４１】
このようにｐ型半導体層３０ｐの形成後に、ｉ型半導体層３０ｉが形成され、続いて、チャンバ２において、ｎ型半導体層３０ｎが形成される。
このｎ型半導体層３０ｎは、ガス流量制御装置７によってチャンバ２に供給されたＳｉＨ４、Ｈ２及びＰＨ３がプラズマ１２によって分解され、基板１０にｎ型半導体層が形成される。
【００４２】
このようにｐ型半導体層３０ｐ、ｉ型半導体層３０ｉ及びｎ型半導体層３０ｎが連続して成膜されることにより、半導体層３０が形成される。その後、図２に示すＺｎＯからなる導電膜３１及びＡｇからなる金属膜３２がｎ型半導体層３０ｎ上に成膜されることで、太陽電池４０が製造される。
【００４３】
上述したように、この薄膜形成装置１においては、チャンバ２内のＢ２Ｈ６ガス及び残留したＢ２Ｈ６ガスに起因する物質が除去されるので、ｉ型半導体層３０ｉを形成する際のＢ２Ｈ６ガス及び残留したＢ２Ｈ６ガスに起因する物質によるオートドーピングを抑制することができる。また、このオートドーピングが抑制できるので、上述の薄膜形成方法で形成された太陽電池４０は良好な光電流特性を得ることができる。
また、同一のチャンバ２内において、ｐ型半導体層３０ｐ、ｉ型半導体層３０ｉ及びｎ型半導体層３０ｎが連続して形成されるので、複数の成膜チャンバを設ける必要がなく、装置のコストダウンが可能となる。
【００４４】
なお、本実施の形態の薄膜形成方法１から７においては、（１）チャンバ２の真空排気、（２）Ｈ２又はＳｉＨ４又はその両者によるガス置換、（３）水素ガス等のエッチングガスを用いたプラズマクリーニングのうちいずれかを有する処理を行っているが、これらの処理を組み合わせた他の方法であっても良い。いずれの処理方法であっても、チャンバ２内のＢ２Ｈ６ガス及びＢ２Ｈ６ガスに起因する物質を除去することにより、オートドーピングを抑制することができる。
【００４５】
図５は、本発明の薄膜形成装置で形成される太陽電池の別の実施形態を示す断面図である。図５においては、図１、図２の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４６】
図５に示す太陽電池５０は、ｐ型半導体層３０ｐ、非晶質ｉ型半導体層５１ｉ、ｎ型半導体層３０ｎ、ｐ型半導体層３０ｐ、結晶質ｉ型半導体層５２ｉ、ｎ型半導体層３０ｎ、ｐ型半導体層３０ｐ、ＺｎＯからなる導電膜３１及びＡｇからなる金属膜３２によって構成されている。
また、この太陽電池５０は、薄膜形成装置１のチャンバ２内において製造され、また、太陽電池５０の製造においては、前述したようにチャンバ２内のＢ２Ｈ６ガス及びＢ２Ｈ６ガスに起因する物質を除去することで、オートドーピングが抑制される。
【００４７】
なお、上記の実施の形態においては、半導体層３０の形成方法について説明したが、本発明は太陽電池用の薄膜形成方法及び装置に限ったものではなく、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の積層構造を有するデバイスの形成においても有効である。
【００４８】
【実施例】
次に、実施例及び比較例により本発明を具体的に示す。
本発明の薄膜形成装置１にチャンバ２にＳｎＯ２が成膜された基板１０を搬送し、加熱装置１１によって基板１０を目的の温度に維持する。次に、成膜する半導体層に応じてＳｉＨ４、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６、ＰＨ３の反応ガス５をチャンバ２に供給し、排気装置１４の圧力調整バルブ２１によりチャンバ２内の圧力を調整する。
更に、高周波電源１３がＵ字型アンテナ３に高周波電力（ＶＨＦ）を供給することで、反応ガス５のプラズマ１２が生成し、ｐ型半導体層、ｉ型半導体層、ｎ型半導体層からなる半導体層３０を形成する。
なお、この半導体層３０の形成過程においては、ｐ型半導体層形成過程とｉ型半導体層形成過程との間に、（１）チャンバ２の真空排気、（２）Ｈ２又はＳｉＨ４又はその両者によるガス置換、（３）水素ガス等のエッチングガスを用いたプラズマクリーニングのうちいずれかを有する処理を行うことで、チャンバ２内のＢ２Ｈ６ガス及びＢ２Ｈ６ガスに起因する物質を除去する。
【００４９】
図６は、太陽電池の光電流特性を示すグラフであって、次の３つの方法で形成した太陽電池の光電流特性を比較した結果である。
▲１▼同一のチャンバにおいてアンテナ式プラズマＣＶＤにより太陽電池を形成する方法（アンテナ式同一チャンバ成膜）。
▲２▼同一のチャンバにおいて平行平板式プラズマＣＶＤにより太陽電池を形成する方法（平行平板式同一チャンバ成膜）。
▲３▼半導体層毎にチャンバを替えて平行平板式プラズマＣＶＤにより太陽電池を形成する方法（平行平板式分離チャンバ成膜）。
本発明のアンテナ式同一チャンバ成膜で形成した太陽電池の電流電圧特性は、平行平板式同一チャンバ成膜で形成した太陽電池よりも良好で、また、平行平板式分離チャンバ成膜で形成した場合と略同じであることが確認された。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の薄膜形成装置によれば、チャンバ内の不純物が除去されるので、オートドーピングを抑制することができる効果が得られ、良好な太陽電池特性を得ることができる効果が得られる。
また、同一のチャンバで、複数の薄膜を積層形成されるので、複数のチャンバを設けた薄膜形成装置を構成する必要がなく、装置構成の簡略化ができる効果が得られ、装置価格のコストダウンができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄膜形成装置の構成の一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の薄膜形成装置で形成される太陽電池の一実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の薄膜形成方法の実施の形態として示した反応ガスラインのバルブ開閉順序及びＶＨＦ電源のＯＮ／ＯＦＦ順序と時間経過とを示したタイムチャート図である。
【図４】本発明の薄膜形成方法の実施の形態として示した反応ガスラインのバルブ開閉順序及びＶＨＦ電源のＯＮ／ＯＦＦ順序と時間経過とを示したタイムチャート図である。
【図５】本発明の薄膜形成装置で形成される太陽電池の別の実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明の薄膜形成装置の実施例を示した太陽電池の光電流特性を比較した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１　　薄膜形成装置
２　　チャンバ
３　　Ｕ字型アンテナ
４　　バルブ
５　　反応ガス
６　　ガスライン
７　　ガス流量制御装置
１０　薄膜基板
１１　加熱装置
１２　プラズマ
１３　高周波電源
１４　排気装置
３０　半導体層
３０ｐ　ｐ型半導体層
３０ｉ　ｉ型半導体層
３０ｎ　ｎ型半導体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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