JP2004228355A

JP2004228355A - Insulating film substrate, method and apparatus for manufacturing the same, electro-optical device and method for manufacturing the same

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Publication number: JP2004228355A
Application number: JP2003014731A
Authority: JP
Inventors: Masahide Takano; 正秀高野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-08-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for manufacturing an insulating film substrate which suppresses generation of particles caused by abnormal discharge and enables efficient formation of a metal insulating film on a substrate, and to provide the insulating film substrate, a method for manufacturing an electro-optical device and the electro-optical device. <P>SOLUTION: A metal suboxide film is formed on a substrate, and then the metal suboxide film is subjected to oxygen plasma treatment, thereby forming a metal oxide film, i.e. a metal insulating film of good quality attached with no particles and having uniform film thickness in a plane of the substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパッタリングによる金属絶縁膜（例えば、五酸化タンタル）の薄膜を形成するための絶縁膜基板の製造方法、絶縁膜基板の製造装置及び絶縁膜基板並びに電気光学装置の製造方法及び電気光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スパッタリングにより金属絶縁膜を成膜する場合、例えば、反応性ガスとして酸素ガスを、不活性ガスとしてアルゴンガスをそれぞれ導入して、金属製のターゲットに対するスパッタリングが行われる。例えば、金属絶縁膜の一例である五酸化タンタルの成膜においては、タンタルのターゲットを用い、酸素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを用いて成膜する反応性スパッタリング方法が用いられる。この場合、イオン化されたアルゴンガスがターゲットに衝突してタンタル原子が叩き出され、このタンタル原子と酸素ガスとが反応した酸化タンタルが基板上に堆積されて薄膜となる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２４４５２２号公報（第６頁、
【図２】）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の反応性スパッタリング方法において、成膜される金属絶縁膜の化学組成は、混合ガス中の反応ガスの分圧比に大きく依存する。例えば、反応ガスの分圧比が高いと、十分に酸化された薄膜が基板上に成膜されていくが、これと同時にターゲットの表面においても酸化反応が起き、ターゲット表面に酸化膜が形成される。ところが、酸化物のスパッタ収率は金属に比べて小さいため、ターゲット表面に形成される酸化膜の成長に伴って、ターゲットが十分にスパッタされなくなり、成膜レートが低下するという問題がある。更に、ターゲットの酸化膜が電子絶縁性という特性を有している場合には、アーク放電などの異常放電が起こるおそれもあった。異常放電により、ターゲットに対するイオン電流密度の上昇があると、急激に成膜レートが高まり、局所的にマイクロアーク放電が発生し、メタル状のパーティクル（霧状の数μｍ程度の異物：スプラッシュ）が多発し、製品品質を著しく低下させる。
【０００５】
一方、反応ガスの分圧比が低いと、ターゲット表面に形成される酸化膜の成長速度よりもターゲットがスパッタされるスパッタ速度の方が速くなる。この場合には、常にターゲット表面は金属が露出している状態となり高い成膜レートが得られるというメリットがある。その反面、基板表面に供給される酸素が不足するため、基板上に成膜された薄膜は十分に酸化されていないメタルリッチな膜（以下、亜酸化膜という）となってしまい、絶縁性が低い薄膜となってしまう。
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、異常放電によりパーティクルの発生を抑制し、効率よく基板上に金属絶縁膜を成膜することができる絶縁膜基板の製造方法、絶縁膜基板の製造装置及び絶縁膜基板を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、本発明は以下のような構成を採用している。
【０００８】
本発明の絶縁膜基板の製造方法は、金属絶縁膜が形成された基板を製造する方法であって、前記基板上にスパッタリング法により低酸素雰囲気で亜酸化金属膜形成工程と、前記亜酸化金属膜が形成された基板を酸素プラズマ処理する工程とを具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明のこのような構成によれば、亜酸化金属膜形成工程において、反応ガスである酸素の分圧比を低くした状態で成膜を行うので、ターゲット表面の金属が常に露出している状態でスパッタリングを行うことができ、成膜レートを高くすることができる。更に、ターゲット表面に酸化膜が形成されにくいため、アーク放電などの異常放電の発生を防止できるため、パーティクル（霧状の数μｍ程度の異物：スプラッシュ）の付着によって、形成される膜の製品品質が低下することがない。亜酸化金属膜形成後の酸素プラズマ処理工程において、前工程で得られた酸素が欠乏している亜酸化金属膜に対して酸素プラズマ処理を施すことによって、酸化させ完全な酸化膜を形成することができる。以上のように、絶縁膜形成工程を２段階に分けることにより、パーティクル（霧状の数μｍ程度の異物：スプラッシュ）の付着などによる膜の製品品質の低下のない、基板面内で膜厚が均一な良質な金属絶縁膜を有する絶縁膜基板を得ることができる。
【００１０】
本発明の一の形態によれば、前記金属絶縁膜は、チタン、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、ジルコニウムのいずれか１つの酸化膜であることを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、ターゲットとして用いる金属は、チタン、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、ジルコニウムのどれに対しても適用可能である。
【００１２】
本発明の一の形態によれば、前記亜酸化金属膜形成工程において、前記雰囲気内の酸素量を徐々に増加させることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、亜酸化金属膜形成工程において形成された膜は、膜厚方向に酸素濃度に勾配があるため、膜厚方向に酸素濃度が徐々に変化する酸化金属膜を形成することができる。従って、例えば、金属膜と酸化金属膜との積層膜を形成する場合、金属膜と酸化金属膜との密着性が良く、また、金属膜と酸化金属膜とを連続して同一ユニット内で成膜することができる。
【００１４】
本発明の絶縁膜基板の製造装置は、基板上にスパッタリング法により低酸素雰囲気で亜酸化金属膜を形成する第１ユニットと、前記亜酸化金属膜が形成された基板を酸素プラズマ処理する第２ユニットと、前記第１ユニットから前記第２ユニットに基板を搬送する搬送系とを具備することを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、亜酸化金属膜形成工程と酸素プラズマ処理する工程とを別々のチャンバで処理することができるので、各ユニット内での諸設定を簡素化することができる。
【００１６】
本発明の一の形態によれば、前記第１ユニットには、チタン、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、ジルコニウムのいずれか１つを有するターゲットが配置されていることを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、ターゲットとして用いる金属は、チタン、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、ジルコニウムのどれに対しても適用可能である。
【００１８】
本発明の一の形態によれば、基板上にスパッタリング法により金属絶縁膜を形成するためのユニットと、前記ユニット内に低酸素分圧の状態の酸素と不活性ガスとの混合ガスを導入する第１モードと、前記ユニット内に前記混合ガスよりも酸素分圧が高いガスを導入する第２モードとを切り替える手段とを具備することを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、亜酸化金属膜形成工程と酸素プラズマ処理する工程とを同一チャンバで行うことができるので、装置自体を簡素化することができる。
【００２０】
本発明の一の形態によれば、前記金属絶縁膜は、チタン、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、ジルコニウムのいずれか１つの酸化膜であることを特徴とする。
【００２１】
このような構成によれば、金属酸化膜に用いる金属は、チタン、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、ジルコニウムのどれに対しても適用可能である。
【００２２】
本発明の絶縁膜基板は、上述に記載の絶縁膜基板の製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００２３】
このような構成によれば、異常放電によるパーティクルの発生を抑制し、効率よく基板上に金属絶縁膜を成膜することができるので、良質の絶縁膜基板が形成できる。
【００２４】
本発明の絶縁膜基板は、基板と、前記基板上に配置され、前記基板の厚み方向に酸素濃度が異なる酸化金属膜とを具備することを特徴とする。
【００２５】
このような構成によれば、例えば、金属膜とその酸化金属膜との積層膜を形成する場合、金属膜を酸化金属膜との密着性が良い。
【００２６】
本発明の電気光学装置の製造方法は、金属絶縁膜が形成された基板を含む電気光学装置の製造方法であって、上述に記載の絶縁膜基板の製造方法を用いて、前記基板に前記金属絶縁膜を形成する工程を具備することを特徴とする。
【００２７】
このような構成によれば、異常放電によるパーティクルの発生を抑制し、効率よく基板上に金属絶縁膜を成膜した良質の絶縁膜基板を搭載するので、良質の電気光学装置を製造することができる。
【００２８】
本発明の電気光学装置は、上述に記載の絶縁膜基板を備えることを特徴とする。
【００２９】
このような構成によれば、異常放電によるパーティクルの発生を抑制し、効率よく金属絶縁膜が成膜された基板を搭載するので、良質な電気光学装置となる。
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、図１〜図３を用いて、本発明に関わる絶縁膜基板の製造装置、絶縁膜基板の製造方法及び絶縁膜基板の一実施形態について説明する。本実施形態においては、絶縁膜基板として、基板上に金属絶縁膜としてタンタルの酸化物である五酸化タンタル膜（Ｔａ_２Ｏ_５）の薄膜が成膜された基板を例にあげて説明する。
【００３０】
図１は、絶縁膜基板の製造装置としてのスパッタリング装置の構成を示す図である。
【００３１】
この図には、センタチャンバ式で連続成膜スパッタリングが可能な反応性直流スパッタリング装置（スパッタリング成膜装置）２０２が図示されている。
【００３２】
この反応性直流スパッタリング装置２０２は、反応性ガスとして酸素（Ｏ_２）ガスを、不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスをそれぞれ導入して、金属製のターゲット（タンタル）をスパッタリングし、基板に五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５２６）の薄膜を成膜する装置である。
【００３３】
同図において、ユニットとしての真空槽１０には、陽極側の基板ステージ１１および陰極側のマグネット１３が対向配置されている。これらの基板ステージ１１およびマグネット１３には、ＤＣ（直流）の可変電源１５が接続されている。
【００３４】
基板１２ａ、１２ｂは、後述するターゲット１４に対向するように基板ステージ１１にセットされたガラス基板である。この基板１２ａ、１２ｂのそれぞれは、４５０ｃｍ×４５０ｃｍの面積、０．５ｍｍの厚さを有している。これらの基板１２ａ、１２ｂの表面には、反応性直流スパッタリングにより金属酸化物の一種である五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５２６）の薄膜が成膜される。
【００３５】
また、基板ステージ１１にセットされた基板１２ａ、１２ｂには、弱アルカリ洗剤を用いたブラシ洗浄、超音波洗浄、水すすぎ、エアナイフ乾燥が施されている。なお、実際には、基板ステージ１１には、４枚の基板がセットされている。
【００３６】
ターゲット１４は、陰極側のマグネット１３にセットされており、９９．９９％の純度を有するタンタル（Ｔａ）の単体である。このターゲット１４は、例えば１７０ｃｍ×１４０ｃｍ（縦×横）の面積を有しており、Ａｒイオン２４のイオン衝撃によりスパッタリングされ、基板１２ａ及び基板１２ｂの表面に成膜される薄膜（Ｔａ_２Ｏ_５２６）の材料物質である。Ｔａ_２Ｏ_５２６は、スパッタリングされたタンタルとＯ_２２５とにより生成される。
【００３７】
可変電源１５は、スパッタリング放電電圧、成膜電力を基板ステージ１１およびマグネット１３へ供給するための電源であり、後述する制御部２１により可変制御される。
【００３８】
Ａｒガス供給部１６は、制御部２１の制御により、所定流量のＡｒガスを管路１８を介して真空槽１０へ供給する。Ｏ_２ガス供給部１７は、制御部２１に制御により、所定流量のＯ_２ガスを管路１８を介して真空槽１０へ供給する。
【００３９】
真空ポンプ１９は、制御部２１に制御により、真空槽１０内が所定の全圧になるように、管路２０を介して真空槽１０内を脱気する。制御部２１は、可変電源１５のスパッタリング放電電圧の制御や成膜電力の制御、Ａｒガス供給部１６およびＯ_２ガス供給部１７の流量制御、真空ポンプ１９の駆動制御などの各種制御を実行する。本実施形態のスパッタリング装置を用いた絶縁膜基板の製造方法では、真空槽１０内に導入されるガスが異なる２工程を経てＴａ_２Ｏ_５２６が成膜される。制御部２１は、第１工程において真空槽１０内へガスを導入する第１モードと、第２工程において真空槽１０内へガスを導入する第２モードとを切り替える手段として機能する。第１モードは、低酸素分圧の状態の酸素と不活性ガスとの混合ガスを導入するモードであり、第２モードは第１モードの混合ガスよりも酸素分圧が高いガスを導入するモードである。
【００４０】
設定部２２は、制御部２１における制御パラメータに関する設定を行う。制御パラメータとしては、Ａｒガス供給部１６およびＯ_２ガス供給部１７における各流量、真空ポンプ１９を停止させる圧力、可変電源１５におけるスパッタリング放電電圧および成膜電力の制御パターンなどである。具体的には、設定部２２では、上述した第１工程（亜酸化金属膜形成工程）における、Ｏ_２／Ａｒ比（流量比）を３００％以下とする設定、処理中の全圧を３〜４ｍＴｏｒｒ程度とする設定、基板ステージ１１を陽極またはフロート式としマグネトロン付きターゲット１３を陰極とする設定が予め行われる。ここでのマグネトロンは固定式、可動式のいずれでもよい。更に、設定部２２では、上述した第２工程（酸素プラズマ処理工程）における、Ｏ_２／Ａｒ比（流量比）をＡｒを０〜５０％、Ｏ_２を１００〜５０％とする設定、処理中の全圧を０．０２〜０．２Ｔｏｒｒとする設定、基板ステージ１１を陽極としマグネトロン付きターゲット１３を陰極とする設定が予め行われている。
【００４１】
また、酸素プラズマのイオン量を増し陽極酸化を促進する目的で１３．５６ＭＨｚ、４２０ＫＨｚ、２．４５ＧＨｚ等の高周波を加える事も可能である。
【００４２】
圧力センサ２３は、真空槽１０内の全圧を検出する。
【００４３】
なお、プラズマ中に補助電極を置く（マグネトロンから数十ｍｍ内側）ことも放電安定性を確保するためには有効である。第１工程（亜酸化金属膜形成工程）ではアノード（陽極）として、第２工程（酸素プラズマ処理工程）ではカソード（陰極）として機能する。材質としては中空のＴｉパイプ上にアルミ溶射膜を付け、表面付着膜の剥離を防止し、中空部分には冷却用の冷媒を通過させる。又、この電極をマグネトロンと一緒に可動させることにより大面積基板への成膜時の均一性を改善することも可能になる。
【００４４】
次に、上述のスパッタリング装置の動作及びこのスパッタリング装置により製造される絶縁膜基板の製造方法について図１〜図３を用いて説明する。図２は、スパッタリング装置におけるＯ_２／Ａｒ比と成膜全圧Ｐとの関係を示す図である。図３は、絶縁膜基板の製造方法のフローチャート図である。
【００４５】
図３に示すように、本実施形態においては、第１工程としてまず亜酸化金属膜を形成する工程と、その後、第２工程として亜酸化金属膜を酸素プラズマ処理して酸化金属膜を形成する工程との２工程を経ることによりＴａ_２Ｏ_５２６が成膜される。以下に、スパッタリング装置の動作を含め、Ｔａ_２Ｏ_５２６が成膜された絶縁膜基板の製造方法について説明する。
【００４６】
まず、設定部２２により、上述した制御パラメータが制御部２１に設定される。基板１２ａ、１２ｂは、真空槽１０内に搬入され、基板ステージ１１上に載置される。つぎに、制御部２１は、圧力センサ２３からの全圧のフィードバックを受けつつ、真空ポンプ１９を制御して、真空槽１０内の全圧が例えば５×１０^−６Ｔｏｒｒ以下になるまで脱気させる（ＳＴＥＰ３０１）。
【００４７】
つぎに、制御部２１は、成膜前の予備スパッタリングとして、Ａｒガス供給部１６よりスパッタリング圧が３ｍＴｏｒｒ程度になるようＡｒガスを真空槽１０内に導入させた後、可変電源１５より３５ｋＷの成膜電力を１０ｓｅｃ供給させて、ターゲット１４の表面をクリーニング（ターゲット１４の表面の酸化膜を除去：Ｃｌｅａｎｉｎｇ）させる（ＳＴＥＰ３０２）。
【００４８】
つぎに、制御部２１は、Ａｒガス供給部１６およびＯ_２ガス供給部１７を制御して、例えば、Ｏ_２／Ａｒ比（流量比）を３００％以下、処理中の全圧を３〜４ｍＴｏｒｒ程度になるようにＡｒガス及びＯ_２ガスを真空槽１０内に導入する（ＳＴＥＰ３０３）。その後、可変電源１５より３５ｋＷの成膜電力を６０ｓｅｃ供給させて、基板１２ａ、１２ｂ上に、亜酸化タンタル膜を形成する（ＳＴＥＰ３０４）。なお、ここでは、基板ステージ１１を陽極またはフロート式とし、マグネトロン１３を陰極としている（亜酸化金属膜形成工程）。ここでのマグネトロンは固定式、可動式のいずれでもよい。
【００４９】
ここで、亜酸化金属膜形成工程におけるＯ_２ガスの導入量は、図２に示した例えば３５ｋＷのヒステリシスカーブのサチュレーションポイントＡ（成膜電圧Ｐが急激に落ちる点）以下のＯ_２／Ａｒ比（流量比）となるように設定される。このように低酸素雰囲気なので、ターゲット１４上に酸化膜が形成されにくいため、異常放電が起こりにくい。従って、異常放電によるパーティクルの発生を抑制することができ、安定して亜酸化金属膜を形成することができる。更に、酸素ガスの分圧比が低いので、ターゲット１４表面に形成される酸化膜の成長速度よりもターゲット１４がスパッタリングされるスパッタリング速度の方が速くなり、常にターゲット１４表面は金属が露出している状態となって高い成膜レートが得られる。なお、図２において、Ｂ点は、スパッタリング放電電圧の成膜電力を増加させ、入力可能な最大値に達した後、さらに成膜電力を増加させた場合にスパッタリング放電電圧が大きく減少してメタル成膜となった点である。
【００５０】
つぎに、制御部２１は、Ａｒガス供給部１６およびＯ_２ガス供給部１７を制御して、例えば、Ｏ_２／Ａｒ比（流量比）を４００％、処理中の全圧を５０ｍＴｏｒｒ程度になるようにＡｒガス及びＯ_２ガスを真空槽１０内に導入する（ＳＴＥＰ３０５）。また、供給電力の極性は同じにしフロート方式の場合は、基板ステージ１１を陽極とする。マグネトロン付きターゲット１３を陰極とする。これにより、基板１２ａ、１２ｂ上に形成された亜酸化タンタル膜を酸素プラズマ処理して酸化させ、Ｔａ_２Ｏ_５２６を形成する（酸素プラズマ処理工程）（ＳＴＥＰ３０６）。
【００５１】
図４は、本実施形態の製造方法により製造された基板と基板上に成膜されたＴａ_２Ｏ_５の薄膜をＥＳＣＡ（化学分析用電子分光法：ＥｌｅｃｔｒｏｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｆｏｒＣｈｅｍｉｃａｌＡｎａｌｙｓｉｓ）で分析した結果を示す図である。
【００５２】
ＥＳＣＡは、対象物ここでは酸化タンタル膜が形成されたガラス基板に、電子線を照射し、この反射電子のエネルギースペクトルを測定し、各スペクトルに相当する電子の結合エネルギー値を標準資料と比較し、表面の膜中に含まれる各元素の化学状態を測定するものである。ここでは、酸化タンタル膜が形成されたガラス基板に電子線を照射して酸化タンタル膜表面からガラス基板に向かってエッチングをし、膜厚方向にＥＳＣＡ分析したものを示している。
【００５３】
図中のＯ１ｓは酸素、Ｔａ４ｆはタンタル、Ｓｉ２ｐは二酸化ケイ素を夫々示している。また、図中横軸は酸化タンタル膜をエッチングするための電子線の照射時間を示している。縦軸は、膜中に含まれる酸素、タンタル、二酸化ケイ素の元素濃度を示している。
【００５４】
図中、４０ｍｉｎでＳｉ２ｐの原子濃度（％）が急激に上昇し、Ｔａ４ｆの原子濃度（％）が急激に下降しているが、これは酸化タンタル膜が電子線エッチングにより略全てエッチングされ、ガラス基板に到達されたことを示している。図に示すように、本実施形態における製法で成膜された酸化タンタル膜は膜厚方向に沿って、酸素濃度のムラがない。
【００５５】
本発明の製造方法は、亜酸化金属膜形成工程と酸素プラズマ処理工程の２工程により酸化金属膜を形成することを特徴としている。亜酸化金属膜形成工程において、反応ガスの分圧比を低くすることによりターゲット１４表面の金属が常に露出している状態となるので、成膜レートを高くすることができる。更に、ターゲット１４表面に酸化膜が形成されにくいため、アーク放電などの異常放電の発生を防止できるため、パーティクルの付着によって形成される膜の製品品質が低下することがない。亜酸化金属膜形成後、酸素プラズマ処理工程において、前工程で得られた酸素が欠乏している亜酸化金属膜に対して、酸素プラズマ処理を施すことによって、酸化させ完全な酸化膜を形成することができる。以上のように、絶縁膜形成工程を２工程に分けることにより、パーティクルの付着等による膜の製品品質の低下がない、基板面内で膜厚が均一な良質な酸化金属膜を得ることができる。
【００５６】
なお、本実施形態においては、亜酸化金属膜形成工程と酸素プラズマ処理工程をそれぞれ１回づつ行っているが、これら２工程を繰り返して行っても良く、これにより酸化金属膜の厚膜を形成することが可能である。
【００５７】
（第２実施形態）
第１実施形態においては、第１工程と第２工程とが同一の真空槽内で行われていたが、それぞれの工程を別々のユニットで行っても良い。以下に、ユニットを別々にした場合の絶縁膜基板の製造装置、絶縁膜基板の製造方法及び絶縁膜基板の一実施形態について図１、図５、図６及び図７を用いて説明する。なお、第１実施形態と同様の箇所は説明を省略する。
【００５８】
図５は、第１工程で使用するスパッタリング装置２０２と第２工程で使用する酸素プラズマ装置２０３を含む絶縁膜基板の製造装置の全体構成を示す平面図である。図６は、第２の工程で使用する酸素プラズマ装置２０３である。図７は、絶縁膜基板の製造方法のフローチャート図である。なお、本実施形態において、第１工程である亜酸化金属膜形成工程で用いられるスパッタリング装置は、図１に示す第１実施形態と同様のスパッタリング装置を用いることができ、第１実施形態と比較して制御部に予め入力される成膜条件が異なる。
【００５９】
第２実施形態に関わる絶縁膜基板の製造装置は、亜酸化金属膜形成工程を行う第１ユニットとしてのスパッタリング装置２０２と酸素プラズマ処理工程を行う第２ユニットとしての酸素プラズマ装置２０３とを備える。すなわち、図５に示すように、処理装置２００は、ロードロック室２０１と、亜酸化金属膜形成工程におけるスパッタリング装置２０２と、酸素プラズマ処理工程における酸素プラズマ装置２０３と、加熱室２０４と、各室及び各装置間を自在に搬送可能な搬送系として搬送回転ハンド２０５ａを具備する真空搬送装置２０５とから構成されている。また、各室及び各装置の間には真空扉２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０３ａ及び２０４ａが設けられ、各室及び各装置内には各室及び各装置内の圧力を調整する図示しない真空調整装置とが設けられている。
【００６０】
スパッタリング装置２０２の制御部２１では、第１実施形態と異なり、Ｏ_２／Ａｒ比（流量比）を３００％以下とし、処理中の全圧を３〜４ｍＴｏｒｒ程度とする設定が予め入力されている。更に、基板ステージ１１を陽極またはフロート方式ここでは陽極としマグネトロン付きターゲット１３を陰極とする設定も予め行われる。
【００６１】
本実施形態の酸素プラズマ装置２０３は、反応性ガスとしてＯ_２ガスを、不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスをそれぞれ導入し、このＯ_２ガスをプラズマ化して薄膜を改質処理する装置である。
【００６２】
図６において、酸素プラズマ装置２０３には、陽極側の基板ステージ２１１および陰極側のマグネトロン付きカソード２１３が対向配置されている。これらの基板ステージ２１１およびマグネトロン付きカソード２１３には、ＤＣ（直流）の可変電源２１５が接続されている。
【００６３】
基板１２ａ、１２ｂは、基板ステージ２１１にセットされたガラス基板である。これらの基板１２ａ、１２ｂは、その表面が、スパッタリング装置２０２で亜酸化タンタル膜が成膜された状態で酸素プラズマ装置２０３内へ搬入され、プラズマ化した酸素と衝突することにより酸化タンタル膜となるよう処理される。
【００６４】
可変電源２１５は、電圧を基板ステージ２１１およびマグネトロン付きカソード２１３へ供給するための電源であり、後述する制御部２２１により可変制御される。
【００６５】
Ａｒガス供給部２１６は、制御部２２１の制御により、所定流量のＡｒガスを管路２１８を介して酸素プラズマ装置２０３へ供給する。Ｏ_２ガス供給部２１７は、制御部２２１に制御により、所定流量のＯ_２ガスを管路２１８を介して酸素プラズマ装置２０３へ供給する。
【００６６】
真空ポンプ２１９は、制御部２２１の制御により、酸素プラズマ装置２０３内が所定の全圧になるように、管路２２０を介して真空槽２１０内を脱気する。
【００６７】
制御部２２１は、可変電源２１５の電圧の制御、Ａｒガス供給部２１６およびＯ_２ガス供給部２１７の流量制御、真空ポンプ２１９の駆動制御などの各種制御を実行する。設定部２２２は、制御部２２１における制御パラメータに関する設定を行う。制御パラメータとしては、Ａｒガス供給部２１６およびＯ_２ガス供給部２１７における各流量、真空ポンプ２１９を停止させる圧力、可変電源２１５における電圧の制御パターンなどである。具体的には、設定部２２２では、Ｏ_２／Ａｒ比（流量比）をＡｒを０〜５０％、Ｏ_２を１００〜５０％とする設定、処理中の全圧を０．０２〜０．２Ｔｏｒｒとする設定が予め行われている。圧力センサ２２３は、酸素プラズマ装置２０３内の全圧を検出する。
【００６８】
次に、上述した製造装置としての処理装置２００を用いた基板の製造方法及び製造装置の動作について図１、図５、図６及び図７を参照して説明する。
【００６９】
最初に、図５に示すように、真空扉２０１ｂを開き、図示しない搬送手段により基板１２ａ、１２ｂをロードロック室２０１内へ搬送した後、真空扉２０１ｂを閉じる。
【００７０】
次に、ロードロック室２０１を図示しない真空調節装置によって、真空状態にする。
【００７１】
このロードロック室２０１内が真空状態となってから、ロードロック室２０１と搬送装置２０５との間に介在する真空扉２０１ａを開け、搬送ハンド２０５ａに基板１２ａ、１２ｂを載置し、載置した基板１２ａ、１２ｂを搬送装置２０５内へ搬送する。
【００７２】
次に、真空扉２０２ａを開け、基板１２ａ、１２ｂを載置した搬送ハンド２０５ａは、搬送装置２０５から亜酸化金属膜形成が行われるスパッタリング装置２０２へ基板１２ａ、１２ｂを搬送する。搬送後、真空扉２０２ａを閉じる。
【００７３】
その後、制御部２１は、圧力センサ２３からの全圧のフィードバックを受けつつ、真空ポンプ１９を制御して、スパッタリング装置２０２内の全圧が例えば５×１０^−６Ｔｏｒｒ以下になるまで脱気させる（ＳＴＥＰ６０１）。
【００７４】
つぎに、制御部２１は、成膜前の予備スパッタリングとして、Ａｒガス供給部１６よりスパッタリング圧が３ｍＴｏｒｒ程度になるようＡｒガスをスパッタリング装置２０２内に導入させた後、可変電源１５より３５ｋＷの成膜電力を１０ｓｅｃ供給させて、ターゲット１４の表面をクリーニングさせる（ＳＴＥＰ６０２）。
【００７５】
つぎに、制御部２１は、Ａｒガス供給部１６およびＯ_２ガス供給部１７を制御して、例えば、Ｏ_２／Ａｒ比（流量比）を３００％以下、処理中の全圧を３〜４ｍＴｏｒｒ程度になるようにＡｒガス及びＯ_２ガスをスパッタリング装置２０２内に導入する（ＳＴＥＰ６０３）。その後、可変電源１５より３５ｋＷの成膜電力を６０ｓｅｃ供給させて、基板１２ａ、１２ｂ上に、亜酸化金属膜としての亜酸化タンタル膜を形成する（ＳＴＥＰ６０４）。なお、ここでは、基板ステージ１１を陽極またはフロート式とし、マグネトロン付きカソード１３を陰極としている。
【００７６】
次に、真空扉２０２ａを開け、搬送ハンド２０５ａによって、基板１２ａ、１２ｂをスパッタリング装置２０２から搬送装置２０５へ搬送する。真空扉２０３ａを開け、搬送ハンド２０５ａによって、基板１２ａ、１２ｂを搬送装置２０５から酸素プラズマ処理が行われる酸素プラズマ装置２０３内へ搬送する（ＳＴＥＰ６０５）。この後、真空扉２０３ａを閉じる。
【００７７】
図６に示すように、制御部２２１は、Ａｒガス供給部２１６およびＯ_２ガス供給部２１７を制御して、例えば、Ｏ_２／Ａｒ比（流量比）を４００％、処理中の全圧を５０ｍＴｏｒｒ程度になるようにＡｒガス及びＯ_２ガスを酸素プラズマ装置２０３内に導入する（ＳＴＥＰ６０６）。ここでは、基板ステージ２１１を陽極とし、マグネット２１３を陰極とする。これにより、基板１２ａ、１２ｂ上に形成された亜酸化タンタル膜をプラズマ化された酸素で酸化させ、基板上に酸化金属膜としてのＴａ_２Ｏ_５を形成する（ＳＴＥＰ６０７）。
【００７８】
酸素プラズマ処理後、真空扉２０３ａを開け、搬送ハンド２０５ａにより基板１２ａ、１２ｂを酸素プラズマ装置２０３から搬送装置２０５へ搬送される。さらに真空扉２０１ａを開け、基板１２ａ、１２ｂは搬送装置２０５からロードロック室２０１へ搬送される。この後、真空扉２０１ｂを開け、基板１２ａ、１２ｂは、ロードロック室２０１から外へ搬送される。
【００７９】
このようにして、亜酸化金属膜形成工程と酸素プラズマ処理工程を別々のユニットで行うことも可能である。また、亜酸化金属膜形成工程と酸素プラズマ処理する工程とを別々のチャンバで処理することができるので、各ユニット内での諸設定を簡素化することができる。
【００８０】
なお、本実施形態で形成された酸化タンタル膜のＥＳＣＡ分析した結果は、第１実施形態と同様図４に示す挙動を示した。すなわち、異なるユニットで亜酸化膜形成工程と酸素プラズマ処理工程を行っても膜厚方向に酸素濃度のムラのない酸化タンタル膜を形成することができる。
【００８１】
（第３実施形態）
上述の実施形態においては、亜酸化金属膜形成工程では、酸化条件が一定となるように固定しているが、酸素流量が経時的に変化するようにしても良い。以下に、第３実施形態として、亜酸化金属膜形成工程において、酸素導入量が経時的に変化する場合について説明する。ここでは、２工程を別ユニットでスパッタリングする第２実施形態に基づいて説明する。
【００８２】
第３実施形態においては、亜酸化膜形成工程において、ガス導入量などの成膜条件が異なるのみで、図１に示すスパッタリング装置を用いることができる。以下に、第３実施形態に関わる絶縁膜基板の製造方法について図１及び図５を用いて説明する。ここでは、第２実施形態と比較して、スパッタリング装置２０２内における成膜条件のみが異なるため、この点について主に説明し、同様の点については説明を省略する。
【００８３】
スパッタリング装置２０２へ基板１２ａ、１２ｂを搬送後、制御部２１は、圧力センサ２３からの全圧のフィードバックを受けつつ、真空ポンプ１９を制御して、スパッタリング装置２０２内の全圧が例えば５×１０^−６Ｔｏｒｒ以下になるまで脱気させる。
【００８４】
つぎに、制御部２１は、成膜前の予備スパッタリングとして、Ａｒガス供給部１６よりスパッタリング圧が３ｍＴｏｒｒ程度になるようＡｒガスをスパッタリング装置２０２内に導入させた後、可変電源１５より３５ｋＷの成膜電力を１０ｓｅｃ供給させて、ターゲット１４の表面をクリーニングさせる。
【００８５】
つぎに、制御部２１は、Ａｒガス供給部１６およびＯ_２ガス供給部１７を制御する。ここでは第２実施形態と異なり、酸素導入量が徐々に増加するように制御されている。ここでのＯ_２／Ａｒ比（流量比）は０から徐々に３００％へと変化させ、またこの際の処理中の全圧は３ｍＴｏｒｒから徐々に１０ｍＴｏｒｒへと変化させるように、Ａｒガス及びＯ_２ガスをスパッタリング装置２０２内へ導入する。この際可変電源１５より３５ｋＷの成膜電力を６０ｓｅｃ供給させて、基板１２ａ、１２ｂ上に、亜酸化タンタル膜を形成する。これによって、ここで形成された亜酸化タンタル膜は、Ｏ_２の導入量の変化によって膜自体が膜厚方向に酸素濃度に勾配を有する。すなわち、ここでは徐々に酸素量が増加する亜酸化タンタル膜を形成することができる。その後、酸素プラズマ工程をＯ_２／Ａｒ比４００％、５０ｍＴｏｒｒ下でプラズマ酸化処理を実施することにより、図７に示すような酸化タンタル膜を形成することができる。これにより、タンタル膜と、このタンタル膜から離れるほど膜厚方向に酸素濃度が徐々に増加する酸化タンタル膜との積層膜を形成することができる。このような積層膜はタンタル膜と酸化タンタル膜との密着性が良く、信頼性の高い膜を得ることができる。
【００８６】
また、この亜酸化金属膜形成工程と酸素プラズマ処理工程を繰り返す事により、タンタル膜、酸化タンタル膜を順時積層させる多層膜を形成することも可能である。
【００８７】
図８は、第３実施形態に係る酸素条件および成膜電力条件の下で基板１２ａ、１２ｂの表面に成膜された酸化タンタルの薄膜をＳＩＭＳ（ＳｅｃｏｎｄａｒｙＩｏｎＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）で分析した結果を示す図である。
【００８８】
ＳＩＭＳは、固体分析法の一つであり、数１０ＫＶ程度に加速されたイオンを酸化タンタルの薄膜表面に衝突させ、この表面から放出される２次イオンを質量分析する方法である。ここでは、電子ビームを酸化タンタル膜に照射し酸化タンタル膜表面からガラス基板に向かって、酸化タンタル膜をエッチングしながらＳＩＭＳ分析を行っており、図は膜の膜厚方向の成分組成を示している。また、図中横軸は酸化タンタル膜をエッチングするための電子線の照射時間を示している。縦軸は、膜中に含まれる酸素、タンタル、二酸化ケイ素の元素濃度を示している。図８に示すように、２００〜４００ｓｅｃにおいて、酸素勾配が形成されおり、本実施形態の酸化タンタル膜は膜厚方向に酸素濃度が変化していることがわかる。
【００８９】
本実施形態においては、別のユニットで形成する第２実施形態を採用したが、同ユニットでスパッタリングする第１実施形態に適用してもよい。この場合は、第１モードでの酸素導入量を経時的に変化させればよい。
【００９０】
上述の実施形態においては、絶縁膜基板として、五酸化タンタル膜が形成された基板を例にあげて説明したが、これに限定されるものではなく、Ｔｉ（チタン）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｚｒ（ジルコニウム）などの酸化膜成膜に適用することができる。ターゲットとしては、９９．９９％程度の純金属か、酸素欠乏状態（化学両論的組成より酸素が不足）の低抵抗酸化物（比抵抗２０Ωｃｍ以下：例えばタンタルの酸化物であれば、Ｔａ２Ｏｘ；ｘ＝４．７〜４．９４程度）を使用する。
【００９１】
（第４実施形態）
上述の実施形態で形成した絶縁膜基板を搭載した電気光学装置としての液晶装置について説明する。
【００９２】
まず、液晶装置４０１の構造について図９及び図１０を用いて説明する。図９は、液晶装置の断面図である。図１０は、液晶装置に設けられるＴＦＤ、データ線及び画素電極の構造を説明する図であり、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の線Ａ−Ａ’における断面図、図１０（ｃ）は概略斜視図である。なお、本実施形態において、図示及び説明をわかりやすくするために、各種配線や電極、着色層の数を実際の構造よりも少なくしており、また図面間においても適宜それらの数を異ならせている。
【００９３】
本実施形態においては、液晶装置４０１として、ＴＦＤ素子を用いたアクティブマトリクス型の透過型液晶装置に適用した場合を例にあげて説明する。
【００９４】
図９に示すように、液晶装置４０１は、電気光学パネルとしての液晶パネル４０２と、液晶パネル４０２を挟むように設けられた第１の偏光板４１８ａ及び第２の偏光板４１８ｂと図示しないバックライトと、図示しないドライバＩＣと、このドライバＩＣとＡＣＦを介して電気的に接続する図示しない配線基板とを有している。
【００９５】
液晶パネル４０２は、カラーフィルタ基板４２０と、これに対向する絶縁膜基板としての対向基板４１０と、これら一対の基板４２０及び４１０を貼り合わせる基板周縁部に設けられたシール材４３０と、一対の基板４２０及び４１０とシール材４３０とにより形成された空間内に挟持された液晶４０４とを有している。一対の基板４２０及び４１０の間隙はスペーサ４２１によって保持されている。
【００９６】
バックライトは、対向基板４１０に隣接して配置され、光源（図示せず）と、光源から光が入射される導光板と、拡散シート、プリズムシート、反射シートとを有している。
【００９７】
図９に示すように、液晶パネル４０２を構成するカラーフィルタ基板４２０は、第１基板４０９ｂと、第１基板４０９ｂ上に額縁状に配置された額縁状の遮光膜４５０及びこの額縁状の遮光膜４５０と同層からなる各絵素を区画する格子状遮光膜４５２と、格子状遮光膜４５２の隙間を埋めるように配置された着色層４６０と、着色層４６０、遮光膜４５０及び遮光膜４５２を覆うように配置されたオーバーコート層４１３と、オーバーコート層４１３上に配置された走査線４２４と、走査線４２４及びオーバーコート層４１３を覆うように配置されたポリイミドなどからなる配向膜４１６ｂとを有している。走査線４２４はストライプ状に形成された着色層４６０とほぼ直交するように配置されている。
【００９８】
一方、図９に示すように、液晶パネル４０２を構成する対向基板４１０は、第２基板４０９ａと、第２基板４０９ａ上に配置された走査線４２４とほぼ直交するように配置されたデータ線４１１と、データ線４１１に電気的に接続する複数のスイッチング素子としてのＴＦＤ素子４２８と、各ＴＦＤ素子４２８に電気的に接続した画素電極４２５と、これらデータ線４１１、ＴＦＤ素子４２８、及び画素電極４２５を覆うように配置されたポリイミドなどからなる配向膜４１６ａとを有している。更に、対向基板４１０の張り出し部４１０ａには、走査線４２４が延在した配線とデータ線４１１とＡＣＦを介して電気的に接続するドライバＩＣとが実装され、ドライバＩＣとフレキシブル基板とを電気的に接続するための図示しないパッドが配置されている。
【００９９】
ここで、ＴＦＤ、データ線及び画素電極の構造について図１０を用いて説明する。
【０１００】
図１０は、基板４０９ａ上に配置されるＴＦＤ、データ線及び画素電極の構造を説明する図である。
【０１０１】
ＴＦＤ素子４２８は、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、基板４０９ａの表面に成膜された下地層上に形成されたＴＦＤ素子４２８ａ及びＴＦＤ素子４２８ｂからなる２つのＴＦＤ素子４２８によって、いわゆるＢａｃｋ−ｔｏ−Ｂａｃｋ構造として構成されている。下地層は、例えば厚さ５０〜２００ｎｍ程度の酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）によって構成されている。
【０１０２】
ＴＦＤ素子４２８ａ及びＴＦＤ素子４２８ｂは、第１金属層４３２と、この第１金属層４３２の表面に形成された酸化タンタルより形成される絶縁膜４３３と、絶縁膜４３３の表面に互いに離間して形成された第２金属層４３４ａ、４３４ｂとによって構成されている。第１金属層４３２は、例えば、厚さ１００〜５００ｎｍ、ここでは２００ｎｍ程度の反射性の金属としてＴａ単体膜を用いて形成したが、Ｔａ合金膜、タンタルタングステン（ＴａＷ）などを用いて形成してもよい。
【０１０３】
本実施形態において、絶縁膜４３３は上述の実施形態に示した絶縁膜形成工程と同様に亜酸化金属膜形成工程と酸素プラズマ処理工程の２工程を行うことによって形成される。この際の絶縁膜４３３の厚さは、１０〜３５ｎｍの酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）である。この２工程を経ることにより、パーティクルの付着等による膜の製品品質の低下がない、膜厚が均一な良質な絶縁膜４３３を形成することができる。なお、ここでの絶縁膜４３３を形成する際に酸素プラズマ工程において酸化濃度を経時的に変えることにより、酸化勾配のある酸化タンタル膜である絶縁膜４３３としてもよい。
【０１０４】
第２金属層４３４ａ、４３４ｂは、例えばクロム（Ｃｒ）などといった金属膜によって５０〜３００ｎｍ程度の厚さに形成されている。第２金属層４３４ａは、そのままデータ線４１１の第３層４４１ｃとなり、他方の第２金属層４３４ｂは、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）などといった透明導電材からなる画素電極４２５に接続されている。データ線４１１は、第１金属層４３２と同時に形成された第１層４４１ａと、絶縁膜４３３と同一工程で形成された第２層４４１ｂと、第３層４４１ｃとが積層した構造となっている。
【０１０５】
次に、上述の液晶装置の製造方法について説明する。
【０１０６】
まず、対向基板４１０の製造方法について図１１及び図１２を用いて説明する。データ線、画素電極及びＴＦＤ素子の製造方法について説明する。図１１及び図１２は、対向基板４１０の製造方法を示している。
【０１０７】
まず、図１１において、下地層形成工程（ａ）では、対向基板４１０及びダミーパターンの基材としての矩形状の透明基板４０７の表面にＴａ酸化物、例えば、Ｔａ_２Ｏ_５を一様な厚さに成膜して下地層４６１を形成する。
【０１０８】
次に、第１金属層形成工程（ｂ）において、例えば、下地層４６１上にＴａをスパッタリングなどによって一様な厚さで成膜し、さらにフォトリソグラフィ技術を用いてデータ線４１１の第１層４１１ａ及び第１金属層４３２を同時に形成する。また、データ線４１１の第１層４１１ａと第１金属層４３２とはブリッジ部４６９でつながっている。
【０１０９】
次に、絶縁層形成工程（ｃ）において、データ線４１１の第１層４１１ａの表面、第１金属層４３２の表面を上述の実施形態で示したような亜酸化金属膜形成工程と酸素プラズマ処理工程の２工程を行うことにより、絶縁膜４３３を形成する。これにより、パーティクルの付着等による膜の製品品質の低下がない、膜厚が均一な良質な絶縁膜４３３を形成することができる。
【０１１０】
次に、図１２の第２金属層形成工程（ｄ）において、Ｃｒをスパッタリングなどによって一様な厚さで成膜した後、フォトリソグラフィ技術を利用して、データ線４１１の第３層４１１ｃ、第１のＴＦＤ素子４２８ａの第２金属層４３４ａ及び第２のＴＦＤ素子４２８ｂの第２金属層４３４ｂを形成する。
【０１１１】
次に、下地層除去工程（ｅ）において、画素電極４２５の形成予定領域の下地層４６１を除去し、ブリッジ部４６９を透明基板４０７から除去する。以上により、ＴＦＤ素子４２８が形成される。
【０１１２】
次に、電極形成工程（ｆ）において、画素電極４２５を形成するためのＩＴＯをスパッタリングなどによって一様な厚さで成膜し、さらに、フォトリソグラフィ技術により画素電極４２５を形成する。
【０１１３】
これらの一連の工程により、ＴＦＤ素子４２８、データ線４１１及び画素電極４２５が形成される。
【０１１４】
この後、図示を省略するが、対向基板４１０の表面にポリイミドなどの膜を形成し、この膜にラビング処理などの配向処理を施して、配向膜を形成する。これにより対向基板４１０が完成する。
【０１１５】
次に、カラーフィルタ基板４２０の製造方法について説明する。
【０１１６】
まず、矩形状の透明基板上に、Ｃｒをスパッタリングなどによって一様な厚さで成膜した後、フォトリソグラフィ技術を利用して、額縁状の遮光膜４５０及びマトリクス状遮光膜４５１を形成する。額縁状の遮光膜４５０及びマトリクス状遮光膜４５１は、連接している。
【０１１７】
次に、例えばフォトリソグラフィ技術を利用して、マトリクス状遮光膜４５１の開口部に対応した位置にＲ、Ｇ、Ｂからなるカラーフィルタを形成する。カラーフィルタ材料としては、例えば顔料が分散されたアクリル樹脂を用いることができ、カラーフィルタの厚みは例えば０．５〜２μｍ程度である。
【０１１８】
次に、スピンコートなどによりカラーフィルタを覆うように、厚さ１〜４μｍのアクリル樹脂からなるオーバーコート層を形成する。
【０１１９】
次に、オーバーコート層上にＩＴＯをスパッタリングなどによって一様な厚さで成膜し、さらに、フォトリソグラフィ技術により、複数の帯状の走査線４２４を形成する。
【０１２０】
この後、カラーフィルタ基板４２０の表面にポリイミドなどの膜を形成し、この膜にラビング処理などの配向処理を施して、配向膜を形成する。これによりカラーフィルタ基板４２０が完成する。
【０１２１】
上述のように製造された対向基板４１０及びカラーフィルタ基板４２０の一方の基板にシール材４３０を形成し、両基板をデータ線及び走査線が交差し対向するように重ね合わせ、シール材４３０により接着固定する。その後、液晶注入口から、両基板及びシール材により形成された領域に、液晶を注入する。注入後、液晶注入口を封止材により封止する。次に、対向基板４１０及びカラーフィルタ基板４２０を挟むように、それぞれの基板に隣接して一対の偏光板を配置し、液晶パネルを形成する。その後、この液晶パネルをバックライトとともに筐体に組み込むことより、液晶装置４０１が完成する。
【０１２２】
また、以上説明した実施形態においては、電気光学装置として液晶装置４０１を例示しているが、金属絶縁膜が形成された基板を構成の一部とするものであればよく、エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、フィールド・エミッション・ディスプレイ（電解放出表示装置）などの各種の電気光学装置に用いられる電気光学パネル及びこれに用いられる基板に本発明の処理を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るＯ_２／Ａｒ比と成膜全圧Ｐとの関係を表す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る製造方法を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る基板と基板に成膜されたＴａ_２Ｏ_５の薄膜をＥＳＣＡで分析した結果を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る構成を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る酸素プラズマ処理工程を行うスパッタリング装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る製造方法を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る酸素条件および成膜電力条件の下で基板表面に成膜された五酸化タンタルの薄膜をＥＳＣＡで分析した結果を示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る電気光学装置としての液晶装置を示した概略断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る液晶装置に設けられるＴＦＤ、データ線及び画素電極の構造を説明する図であり、図１０（ａ）は概略平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の線Ａ−Ａ’における断面図、図１０（ｃ）は概略斜視図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る液晶装置の対向基板の製造方法を示した概略断面図及び概略平面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る液晶装置の対向基板の製造方法を示した概略断面図及び概略平面図である。
【符号の説明】
１０…真空槽、１２ａ、１２ｂ…基板、１４…ターゲット、１６…ガス供給部、１７…ガス供給部、２１…制御部、２６…Ｔａ_２Ｏ_５、２００…処理装置、２０２…スパッタリング装置、２０３…酸素プラズマ処理工程のスパッタリング装置、２０５ａ…搬送回転ハンド、４０１…液晶装置、４３３…絶縁膜[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an insulating film substrate for forming a thin film of a metal insulating film (for example, tantalum pentoxide) by sputtering, an apparatus for manufacturing an insulating film substrate, an insulating film substrate, a method for manufacturing an electro-optical device, and electro-optics. Equipment related.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when a metal insulating film is formed by sputtering, for example, oxygen gas is introduced as a reactive gas and argon gas is introduced as an inert gas, and sputtering is performed on a metal target. For example, in the case of forming tantalum pentoxide, which is an example of a metal insulating film, a reactive sputtering method in which a tantalum target is used and a film is formed using a mixed gas of oxygen gas and argon gas is used. In this case, the ionized argon gas collides with the target to strike out tantalum atoms, and tantalum oxide in which the tantalum atoms and oxygen gas react is deposited on the substrate to form a thin film (for example, see Patent Document 1). ).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-244522 A (page 6,
FIG. 2).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above reactive sputtering method, the chemical composition of the formed metal insulating film largely depends on the partial pressure ratio of the reaction gas in the mixed gas. For example, when the partial pressure ratio of the reaction gas is high, a sufficiently oxidized thin film is formed on the substrate, and at the same time, an oxidation reaction also occurs on the surface of the target, and an oxide film is formed on the target surface . However, since the sputtering yield of oxide is smaller than that of metal, there is a problem that the target is not sufficiently sputtered with the growth of an oxide film formed on the surface of the target, and the deposition rate is reduced. Furthermore, when the oxide film of the target has the property of electronic insulation, abnormal discharge such as arc discharge may occur. If the ion current density to the target increases due to abnormal discharge, the deposition rate sharply increases, micro-arc discharge occurs locally, and metal-like particles (fog-like foreign matter of several μm: splash) are generated. Occurs frequently and significantly lowers product quality.
[0005]
On the other hand, when the partial pressure ratio of the reaction gas is low, the sputtering speed at which the target is sputtered is higher than the growth speed of the oxide film formed on the target surface. In this case, there is an advantage that a metal is always exposed on the target surface and a high film formation rate can be obtained. On the other hand, since the oxygen supplied to the substrate surface is insufficient, the thin film formed on the substrate becomes a metal-rich film (hereinafter, referred to as a sub-oxide film) that is not sufficiently oxidized, and the insulating property is reduced. It becomes a low thin film.
[0006]
The present invention has been made in view of the above points, and has a method of manufacturing an insulating film substrate capable of suppressing generation of particles due to abnormal discharge and efficiently forming a metal insulating film on the substrate. An object of the present invention is to provide a substrate manufacturing apparatus and an insulating film substrate.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, the present invention employs the following configuration.
[0008]
The method for manufacturing an insulating film substrate according to the present invention is a method for manufacturing a substrate on which a metal insulating film is formed, comprising: a step of forming a metal suboxide film in a low oxygen atmosphere by sputtering on the substrate; Subjecting the substrate on which the film is formed to oxygen plasma treatment.
[0009]
According to such a configuration of the present invention, in the metal suboxide film forming step, film formation is performed in a state where the partial pressure ratio of oxygen as a reaction gas is low, so that the metal on the target surface is always exposed. Sputtering can be performed, and a deposition rate can be increased. Furthermore, since an oxide film is hardly formed on the target surface, abnormal discharge such as arc discharge can be prevented. Therefore, the product quality of the formed film due to the adhesion of particles (fog-like foreign matter of about several μm: splash) is reduced. Does not decrease. In the oxygen plasma treatment step after the formation of the metal suboxide film, an oxygen plasma treatment is performed on the metal suboxide film lacking oxygen obtained in the previous step to oxidize to form a complete oxide film. Can be. As described above, by dividing the insulating film forming process into two stages, the film quality in the substrate surface can be reduced without the deterioration of the film quality due to the attachment of particles (fog-like foreign matter of several μm: splash) and the like. An insulating film substrate having a uniform high-quality metal insulating film can be obtained.
[0010]
According to one embodiment of the present invention, the metal insulating film is an oxide film of any one of titanium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, and zirconium.
[0011]
According to such a configuration, the metal used as the target can be applied to any of titanium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, and zirconium.
[0012]
According to one embodiment of the present invention, in the metal suboxide film forming step, the amount of oxygen in the atmosphere is gradually increased.
[0013]
According to such a configuration, since the film formed in the metal suboxide film forming step has a gradient in the oxygen concentration in the film thickness direction, the metal oxide film in which the oxygen concentration gradually changes in the film thickness direction is formed. be able to. Therefore, for example, when a stacked film of a metal film and a metal oxide film is formed, the adhesion between the metal film and the metal oxide film is good, and the metal film and the metal oxide film are continuously formed in the same unit. Can be membrane.
[0014]
An apparatus for manufacturing an insulating film substrate according to the present invention includes a first unit for forming a metal suboxide film on a substrate in a low oxygen atmosphere by a sputtering method, and a second unit for performing oxygen plasma processing on the substrate on which the metal suboxide film is formed. And a transport system for transporting the substrate from the first unit to the second unit.
[0015]
According to such a configuration, since the metal suboxide film forming step and the oxygen plasma processing step can be performed in separate chambers, various settings in each unit can be simplified.
[0016]
According to one embodiment of the present invention, a target having one of titanium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, and zirconium is arranged in the first unit.
[0017]
According to such a configuration, the metal used as the target can be applied to any of titanium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, and zirconium.
[0018]
According to one embodiment of the present invention, a unit for forming a metal insulating film on a substrate by a sputtering method, and a mixed gas of oxygen and an inert gas at a low oxygen partial pressure are introduced into the unit. A unit for switching between a first mode and a second mode for introducing a gas having a higher oxygen partial pressure than the mixed gas into the unit is provided.
[0019]
According to such a configuration, the metal suboxide film forming step and the oxygen plasma processing step can be performed in the same chamber, so that the apparatus itself can be simplified.
[0020]
According to one embodiment of the present invention, the metal insulating film is an oxide film of any one of titanium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, and zirconium.
[0021]
According to such a configuration, the metal used for the metal oxide film can be applied to any of titanium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, and zirconium.
[0022]
An insulating film substrate according to the present invention is manufactured by the above-described method for manufacturing an insulating film substrate.
[0023]
According to such a configuration, generation of particles due to abnormal discharge can be suppressed, and the metal insulating film can be efficiently formed on the substrate. Therefore, a high-quality insulating film substrate can be formed.
[0024]
An insulating film substrate according to the present invention includes a substrate and a metal oxide film that is disposed on the substrate and has a different oxygen concentration in a thickness direction of the substrate.
[0025]
According to such a configuration, for example, when a laminated film of a metal film and its metal oxide film is formed, the metal film has good adhesion to the metal oxide film.
[0026]
The method for manufacturing an electro-optical device according to the present invention is a method for manufacturing an electro-optical device including a substrate on which a metal insulating film is formed. And a step of forming an insulating film.
[0027]
According to such a configuration, generation of particles due to abnormal discharge is suppressed, and a high-quality insulating film substrate having a metal insulating film formed on the substrate is efficiently mounted, so that a high-quality electro-optical device can be manufactured. it can.
[0028]
An electro-optical device according to another aspect of the invention includes the insulating film substrate described above.
[0029]
According to such a configuration, generation of particles due to abnormal discharge is suppressed, and a substrate on which a metal insulating film is efficiently formed is mounted, so that a high-quality electro-optical device is obtained.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
Hereinafter, an embodiment of an insulating film substrate manufacturing apparatus, an insulating film substrate manufacturing method, and an insulating film substrate according to the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, as the insulating film substrate, a tantalum pentoxide film (Ta) which is an oxide of tantalum is formed on the substrate as a metal insulating film. ₂ O ₅ An example of the substrate on which the thin film is formed is described.
[0030]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a sputtering apparatus as an apparatus for manufacturing an insulating film substrate.
[0031]
In this figure, a reactive DC sputtering apparatus (sputtering film forming apparatus) 202 capable of performing continuous film forming sputtering in a center chamber type is illustrated.
[0032]
The reactive DC sputtering apparatus 202 uses oxygen (O 2) as a reactive gas. ₂ ) A gas (inert gas) is introduced as an argon (Ar) gas, and a metal target (tantalum) is sputtered, and the substrate is tantalum pentoxide (Ta). ₂ O ₅ 26) An apparatus for forming a thin film.
[0033]
In FIG. 1, a substrate stage 11 on the anode side and a magnet 13 on the cathode side are arranged opposite to each other in a vacuum chamber 10 as a unit. A DC (direct current) variable power supply 15 is connected to the substrate stage 11 and the magnet 13.
[0034]
The substrates 12a and 12b are glass substrates set on the substrate stage 11 so as to face a target 14 described later. Each of the substrates 12a and 12b has an area of 450 cm × 450 cm and a thickness of 0.5 mm. On the surfaces of these substrates 12a and 12b, tantalum pentoxide (Ta), which is a kind of metal oxide, is formed by reactive DC sputtering. ₂ O ₅ 26) A thin film is formed.
[0035]
The substrates 12a and 12b set on the substrate stage 11 are subjected to brush cleaning using a weak alkaline detergent, ultrasonic cleaning, water rinsing, and air knife drying. Actually, four substrates are set on the substrate stage 11.
[0036]
The target 14 is set on the magnet 13 on the cathode side, and is a simple substance of tantalum (Ta) having a purity of 99.99%. The target 14 has an area of, for example, 170 cm × 140 cm (length × width), and is sputtered by ion bombardment of Ar ions 24 to form a thin film (Ta) formed on the surfaces of the substrates 12 a and 12 b ₂ O ₅ 26). Ta ₂ O ₅ Reference numeral 26 denotes sputtered tantalum and O ₂ 25.
[0037]
The variable power supply 15 is a power supply for supplying a sputtering discharge voltage and a film forming power to the substrate stage 11 and the magnet 13, and is variably controlled by a control unit 21 described later.
[0038]
The Ar gas supply unit 16 supplies a predetermined amount of Ar gas to the vacuum chamber 10 via the pipe 18 under the control of the control unit 21. O ₂ The gas supply unit 17 controls a predetermined flow rate of O ₂ The gas is supplied to the vacuum chamber 10 through the pipe 18.
[0039]
The vacuum pump 19 degass the inside of the vacuum tank 10 via the pipe 20 so that the inside of the vacuum tank 10 has a predetermined total pressure under the control of the control unit 21. The control unit 21 controls the sputtering discharge voltage of the variable power supply 15, the control of the film formation power, the Ar gas supply unit 16 and the O ₂ Various controls such as flow control of the gas supply unit 17 and drive control of the vacuum pump 19 are executed. In the method for manufacturing an insulating film substrate using the sputtering apparatus of the present embodiment, the gas introduced into the vacuum chamber 10 is subjected to Ta through two different processes. ₂ O ₅ 26 is formed. The control unit 21 functions as a unit that switches between a first mode in which gas is introduced into the vacuum chamber 10 in the first step and a second mode in which gas is introduced into the vacuum chamber 10 in the second step. The first mode is a mode for introducing a mixed gas of oxygen and an inert gas at a low oxygen partial pressure, and the second mode is a mode for introducing a gas having a higher oxygen partial pressure than the mixed gas in the first mode. It is.
[0040]
The setting unit 22 performs settings related to control parameters in the control unit 21. As the control parameters, the Ar gas supply unit 16 and the O ₂ Each flow rate in the gas supply unit 17, the pressure for stopping the vacuum pump 19, the control pattern of the sputtering discharge voltage and the film formation power in the variable power supply 15, and the like are shown. Specifically, the setting unit 22 sets the O in the first step (metal oxide film forming step) described above. ₂ / Ar ratio (flow rate ratio) is set to 300% or less, the total pressure during processing is set to about 3 to 4 mTorr, the substrate stage 11 is set to an anode or float type, and the target 13 with magnetron is set to a cathode. Is The magnetron here may be either a fixed type or a movable type. Further, in the setting unit 22, in the second step (oxygen plasma processing step), O ₂ / Ar ratio (flow rate ratio) is 0-50% for Ar, O ₂ Is set in advance to 100% to 50%, the total pressure during processing is set to 0.02 to 0.2 Torr, and the substrate stage 11 is used as an anode and the magnetron-equipped target 13 is used as a cathode.
[0041]
It is also possible to add a high frequency of 13.56 MHz, 420 KHz, 2.45 GHz, or the like for the purpose of increasing the amount of ions of oxygen plasma and promoting anodic oxidation.
[0042]
The pressure sensor 23 detects the total pressure in the vacuum chamber 10.
[0043]
Placing an auxiliary electrode in the plasma (inside of the magnetron by several tens of mm) is also effective for ensuring discharge stability. In the first step (metal suboxide film forming step), it functions as an anode, and in the second step (oxygen plasma processing step), it functions as a cathode. As a material, an aluminum sprayed film is provided on a hollow Ti pipe to prevent the surface adhered film from peeling off, and a cooling refrigerant is passed through the hollow portion. In addition, by moving this electrode together with the magnetron, it is possible to improve the uniformity during film formation on a large-area substrate.
[0044]
Next, the operation of the above-described sputtering apparatus and a method of manufacturing an insulating film substrate manufactured by the sputtering apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows O 2 in a sputtering apparatus. ₂ FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a / Ar ratio and a total film forming pressure P; FIG. 3 is a flowchart of a method for manufacturing an insulating film substrate.
[0045]
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, a metal oxide film is formed by first forming a metal suboxide film as a first step, and then performing an oxygen plasma treatment on the metal oxide film as a second step. Through two steps, Ta and Ta ₂ O ₅ 26 is formed. In the following, including the operation of the sputtering apparatus, Ta ₂ O ₅ A method for manufacturing the insulating film substrate on which 26 is formed will be described.
[0046]
First, the setting unit 22 sets the control parameters described above in the control unit 21. The substrates 12a and 12b are carried into the vacuum chamber 10 and mounted on the substrate stage 11. Next, the control unit 21 controls the vacuum pump 19 while receiving the feedback of the total pressure from the pressure sensor 23 so that the total pressure in the vacuum chamber 10 becomes, for example, 5 × 10 ^-6 Degas until the pressure becomes Torr or less (STEP 301).
[0047]
Next, as preliminary sputtering before film formation, the control unit 21 introduces Ar gas into the vacuum chamber 10 from the Ar gas supply unit 16 so that the sputtering pressure becomes about 3 mTorr, and then controls the variable power supply 15 at 35 kW. The film power is supplied for 10 seconds to clean the surface of the target 14 (removing the oxide film on the surface of the target 14: Cleaning) (STEP 302).
[0048]
Next, the control unit 21 controls the Ar gas supply unit 16 and O ₂ By controlling the gas supply unit 17, for example, O ₂ Ar gas and O so that the / Ar ratio (flow rate ratio) is 300% or less and the total pressure during the process is about 3 to 4 mTorr. ₂ A gas is introduced into the vacuum chamber 10 (STEP 303). Thereafter, a film-forming power of 35 kW is supplied from the variable power supply 15 for 60 seconds to form a tantalum suboxide film on the substrates 12a and 12b (STEP 304). Here, the substrate stage 11 is an anode or a float type, and the magnetron 13 is a cathode (metal oxide film forming step). The magnetron here may be either a fixed type or a movable type.
[0049]
Here, in the metal suboxide film forming step, O ₂ The amount of gas introduced is less than the saturation point A (point where the film forming voltage P sharply drops) of the hysteresis curve of, for example, 35 kW shown in FIG. ₂ / Ar ratio (flow rate ratio). In such a low oxygen atmosphere, an oxide film is not easily formed on the target 14, so that abnormal discharge hardly occurs. Therefore, generation of particles due to abnormal discharge can be suppressed, and a metal suboxide film can be stably formed. Further, since the partial pressure ratio of the oxygen gas is low, the sputtering rate at which the target 14 is sputtered is higher than the growth rate of the oxide film formed on the surface of the target 14, and the metal is always exposed on the surface of the target 14. As a result, a high deposition rate can be obtained. In FIG. 2, the point B indicates that the sputtering discharge voltage is greatly reduced when the deposition power is increased and the deposition power is further increased after reaching the maximum inputtable value. This is the point of film formation.
[0050]
Next, the control unit 21 controls the Ar gas supply unit 16 and O ₂ By controlling the gas supply unit 17, for example, O ₂ / Ar ratio (flow rate ratio) to 400%, and Ar gas and O so that the total pressure during the process becomes about 50 mTorr. ₂ A gas is introduced into the vacuum chamber 10 (STEP 305). In the case of a float system, the polarity of the supplied power is the same, and the substrate stage 11 is used as an anode. The target 13 with a magnetron is used as a cathode. As a result, the tantalum suboxide film formed on the substrates 12a and 12b is oxidized by oxygen plasma treatment, ₂ O ₅ 26 (oxygen plasma processing step) (STEP 306).
[0051]
FIG. 4 shows a substrate manufactured by the manufacturing method of the present embodiment and a Ta film formed on the substrate. ₂ O ₅ FIG. 4 is a view showing the results of analyzing a thin film of the above by ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis).
[0052]
ESCA irradiates an electron beam on the glass substrate on which the tantalum oxide film is formed, measures the energy spectrum of the reflected electrons, and compares the binding energy value of the electron corresponding to each spectrum with standard data. And the chemical state of each element contained in the film on the surface. Here, a glass substrate on which a tantalum oxide film is formed is irradiated with an electron beam, etched from the surface of the tantalum oxide film toward the glass substrate, and subjected to ESCA analysis in a film thickness direction.
[0053]
In the figure, O1s indicates oxygen, Ta4f indicates tantalum, and Si2p indicates silicon dioxide. The horizontal axis in the drawing indicates the irradiation time of the electron beam for etching the tantalum oxide film. The vertical axis indicates the elemental concentrations of oxygen, tantalum, and silicon dioxide contained in the film.
[0054]
In the figure, the atomic concentration (%) of Si2p rapidly increases and the atomic concentration (%) of Ta4f rapidly decreases in 40 min. This is because almost all of the tantalum oxide film is etched by electron beam etching, and This indicates that the substrate has been reached. As shown in the figure, the tantalum oxide film formed by the manufacturing method according to the present embodiment has no uneven oxygen concentration along the thickness direction.
[0055]
The manufacturing method of the present invention is characterized in that a metal oxide film is formed by two steps of a metal suboxide film forming step and an oxygen plasma processing step. In the metal suboxide film forming step, the metal on the surface of the target 14 is always exposed by reducing the partial pressure ratio of the reaction gas, so that the film forming rate can be increased. Furthermore, since an oxide film is not easily formed on the surface of the target 14, the occurrence of abnormal discharge such as arc discharge can be prevented, so that the product quality of the film formed by the adhesion of particles does not deteriorate. After the metal suboxide film is formed, in the oxygen plasma treatment step, the oxygen deficient metal suboxide film obtained in the previous step is subjected to oxygen plasma treatment to be oxidized to form a complete oxide film. be able to. As described above, by dividing the insulating film forming step into two steps, it is possible to obtain a high-quality metal oxide film having a uniform film thickness in the substrate surface without deteriorating the product quality of the film due to adhesion of particles and the like. .
[0056]
In the present embodiment, the metal suboxide film forming step and the oxygen plasma processing step are performed once each. However, these two steps may be repeated, thereby forming a thick metal oxide film. It is possible to do.
[0057]
(2nd Embodiment)
In the first embodiment, the first step and the second step are performed in the same vacuum chamber. However, each step may be performed by a separate unit. Hereinafter, an embodiment of an insulating film substrate manufacturing apparatus, an insulating film substrate manufacturing method, and an insulating film substrate in a case where the units are separated will be described with reference to FIGS. 1, 5, 6, and 7. The description of the same parts as in the first embodiment is omitted.
[0058]
FIG. 5 is a plan view showing the overall configuration of an insulating film substrate manufacturing apparatus including a sputtering apparatus 202 used in the first step and an oxygen plasma apparatus 203 used in the second step. FIG. 6 shows an oxygen plasma device 203 used in the second step. FIG. 7 is a flowchart of a method for manufacturing an insulating film substrate. In the present embodiment, the same sputtering apparatus as that of the first embodiment shown in FIG. 1 can be used as a sputtering apparatus used in the first step of forming a metal suboxide film, which is compared with the first embodiment. Thus, the film forming conditions input in advance to the control unit are different.
[0059]
The apparatus for manufacturing an insulating film substrate according to the second embodiment includes a sputtering apparatus 202 as a first unit for performing a metal suboxide film forming step and an oxygen plasma apparatus 203 as a second unit for performing an oxygen plasma processing step. That is, as shown in FIG. 5, the processing apparatus 200 includes a load lock chamber 201, a sputtering apparatus 202 in a metal suboxide film forming step, an oxygen plasma apparatus 203 in an oxygen plasma processing step, and a heating chamber 204. And a vacuum transport device 205 having a transport rotary hand 205a as a transport system capable of transporting freely between the devices. Further, vacuum doors 201a, 201b, 202a, 203a and 204a are provided between each chamber and each device, and a vacuum adjusting device (not shown) for adjusting the pressure in each chamber and each device in each chamber and each device. Are provided.
[0060]
In the control unit 21 of the sputtering apparatus 202, unlike the first embodiment, O ₂ The setting is set in advance so that the / Ar ratio (flow rate ratio) is set to 300% or less and the total pressure during processing is set to about 3 to 4 mTorr. Further, the setting is made in advance such that the substrate stage 11 is used as an anode or a float type in this case, and the target 13 with magnetron is used as a cathode.
[0061]
The oxygen plasma apparatus 203 of the present embodiment uses O 2 as a reactive gas. ₂ As a gas, an argon (Ar) gas is introduced as an inert gas. ₂ This is a device that reforms a thin film by converting gas into plasma.
[0062]
6, an oxygen plasma apparatus 203 has an anode-side substrate stage 211 and a cathode-side cathode with magnetron 213 facing each other. A variable DC (direct current) power supply 215 is connected to the substrate stage 211 and the cathode 213 with a magnetron.
[0063]
The substrates 12a and 12b are glass substrates set on the substrate stage 211. The surfaces of these substrates 12a and 12b are carried into the oxygen plasma apparatus 203 in a state where the tantalum suboxide film is formed by the sputtering apparatus 202, and are turned into a tantalum oxide film by colliding with oxygen which is turned into plasma. It is processed as follows.
[0064]
The variable power supply 215 is a power supply for supplying a voltage to the substrate stage 211 and the cathode 213 with a magnetron, and is variably controlled by a control unit 221 described later.
[0065]
The Ar gas supply unit 216 supplies a predetermined amount of Ar gas to the oxygen plasma device 203 via the pipe 218 under the control of the control unit 221. O ₂ The gas supply unit 217 controls the control unit 221 to control a predetermined flow rate of O ₂ The gas is supplied to the oxygen plasma device 203 via the pipe 218.
[0066]
The vacuum pump 219 degass the inside of the vacuum chamber 210 via the pipe 220 so that the inside of the oxygen plasma apparatus 203 has a predetermined total pressure under the control of the control unit 221.
[0067]
The control unit 221 controls the voltage of the variable power supply 215, the Ar gas supply unit 216 and the O ₂ Various controls such as flow control of the gas supply unit 217 and drive control of the vacuum pump 219 are executed. The setting unit 222 performs settings related to control parameters in the control unit 221. As control parameters, the Ar gas supply unit 216 and O ₂ The flow rate includes a flow rate in the gas supply unit 217, a pressure for stopping the vacuum pump 219, a control pattern of a voltage in the variable power supply 215, and the like. Specifically, the setting unit 222 ₂ / Ar ratio (flow rate ratio) is 0-50% for Ar, O ₂ Is set in advance to 100 to 50%, and the total pressure during processing is set to 0.02 to 0.2 Torr. The pressure sensor 223 detects the total pressure in the oxygen plasma device 203.
[0068]
Next, a method of manufacturing a substrate using the processing apparatus 200 as the above-described manufacturing apparatus and the operation of the manufacturing apparatus will be described with reference to FIGS. 1, 5, 6, and 7. FIG.
[0069]
First, as shown in FIG. 5, the vacuum door 201b is opened, and the substrates 12a and 12b are transported into the load lock chamber 201 by a transport unit (not shown), and then the vacuum door 201b is closed.
[0070]
Next, the load lock chamber 201 is evacuated by a vacuum controller (not shown).
[0071]
After the inside of the load lock chamber 201 was in a vacuum state, the vacuum door 201a interposed between the load lock chamber 201 and the transfer device 205 was opened, and the substrates 12a and 12b were placed on the transfer hand 205a and placed. The substrates 12a and 12b are transported into the transport device 205.
[0072]
Next, the vacuum door 202a is opened, and the transfer hand 205a on which the substrates 12a and 12b are placed transfers the substrates 12a and 12b from the transfer device 205 to the sputtering device 202 where a metal suboxide film is formed. After the transfer, the vacuum door 202a is closed.
[0073]
Thereafter, the control unit 21 controls the vacuum pump 19 while receiving the feedback of the total pressure from the pressure sensor 23 so that the total pressure in the sputtering apparatus 202 becomes, for example, 5 × 10 ^-6 Degas until the pressure becomes Torr or less (STEP 601).
[0074]
Next, as preliminary sputtering before film formation, the control unit 21 introduces Ar gas into the sputtering apparatus 202 from the Ar gas supply unit 16 so that the sputtering pressure becomes about 3 mTorr, and then controls the variable power supply 15 at 35 kW. The surface of the target 14 is cleaned by supplying the film power for 10 seconds (STEP 602).
[0075]
Next, the control unit 21 controls the Ar gas supply unit 16 and O ₂ By controlling the gas supply unit 17, for example, O ₂ Ar gas and O so that the / Ar ratio (flow rate ratio) is 300% or less and the total pressure during the process is about 3 to 4 mTorr. ₂ A gas is introduced into the sputtering device 202 (STEP 603). Thereafter, a film-forming power of 35 kW is supplied from the variable power supply 15 for 60 seconds to form a tantalum suboxide film as a metal suboxide film on the substrates 12a and 12b (STEP 604). Here, the substrate stage 11 is an anode or a float type, and the cathode 13 with a magnetron is a cathode.
[0076]
Next, the vacuum door 202a is opened, and the substrates 12a and 12b are transported from the sputtering device 202 to the transport device 205 by the transport hand 205a. The vacuum door 203a is opened, and the substrates 12a and 12b are transported from the transport device 205 into the oxygen plasma device 203 where oxygen plasma processing is performed by the transport hand 205a (STEP 605). Thereafter, the vacuum door 203a is closed.
[0077]
As shown in FIG. 6, the control unit 221 includes an Ar gas supply unit 216 and an O gas supply unit 216. ₂ By controlling the gas supply unit 217, for example, O ₂ / Ar ratio (flow rate ratio) to 400%, and Ar gas and O so that the total pressure during the process becomes about 50 mTorr. ₂ A gas is introduced into the oxygen plasma device 203 (STEP 606). Here, the substrate stage 211 is used as an anode, and the magnet 213 is used as a cathode. As a result, the tantalum suboxide film formed on the substrates 12a and 12b is oxidized with the plasma-converted oxygen, and the Ta oxide as the metal oxide film is formed on the substrates. ₂ O ₅ Is formed (STEP 607).
[0078]
After the oxygen plasma processing, the vacuum door 203a is opened, and the substrates 12a and 12b are transferred from the oxygen plasma device 203 to the transfer device 205 by the transfer hand 205a. Further, the vacuum door 201a is opened, and the substrates 12a and 12b are transferred from the transfer device 205 to the load lock chamber 201. Thereafter, the vacuum door 201b is opened, and the substrates 12a and 12b are transported out of the load lock chamber 201.
[0079]
In this manner, the metal suboxide film forming step and the oxygen plasma processing step can be performed in separate units. Further, since the metal suboxide film forming step and the oxygen plasma processing step can be performed in separate chambers, various settings in each unit can be simplified.
[0080]
The results of ESCA analysis of the tantalum oxide film formed in the present embodiment showed the behavior shown in FIG. 4 as in the first embodiment. That is, even when the sub-oxide film forming step and the oxygen plasma processing step are performed in different units, a tantalum oxide film having no uneven oxygen concentration in the film thickness direction can be formed.
[0081]
(Third embodiment)
In the above embodiment, in the metal suboxide film forming step, the oxidation conditions are fixed so as to be constant, but the oxygen flow rate may be changed with time. Hereinafter, as a third embodiment, a case where the oxygen introduction amount changes with time in the metal suboxide film forming step will be described. Here, a description will be given based on a second embodiment in which the two processes are sputtered by separate units.
[0082]
In the third embodiment, the sputtering apparatus shown in FIG. 1 can be used only in film formation conditions such as the gas introduction amount in the suboxide film formation step. Hereinafter, a method for manufacturing an insulating film substrate according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. Here, compared to the second embodiment, only the film forming conditions in the sputtering apparatus 202 are different, so this point will be mainly described, and the description of the same points will be omitted.
[0083]
After transporting the substrates 12a and 12b to the sputtering device 202, the control unit 21 controls the vacuum pump 19 while receiving the feedback of the total pressure from the pressure sensor 23, so that the total pressure in the sputtering device 202 is, for example, 5 × 10 ^-6 Degas until Torr or less.
[0084]
Next, as preliminary sputtering before film formation, the control unit 21 introduces Ar gas into the sputtering apparatus 202 from the Ar gas supply unit 16 so that the sputtering pressure becomes about 3 mTorr, and then controls the variable power supply 15 at 35 kW. The surface of the target 14 is cleaned by supplying the film power for 10 seconds.
[0085]
Next, the control unit 21 controls the Ar gas supply unit 16 and O ₂ The gas supply unit 17 is controlled. Here, unlike the second embodiment, the oxygen introduction amount is controlled so as to gradually increase. O here ₂ / Ar ratio (flow rate ratio) is gradually changed from 0 to 300%, and the total pressure during the process at this time is changed from 3 mTorr to 10 mTorr so that Ar gas and O gas are gradually changed. ₂ A gas is introduced into the sputtering device 202. At this time, a film forming power of 35 kW is supplied from the variable power supply 15 for 60 seconds to form a tantalum suboxide film on the substrates 12a and 12b. Thereby, the tantalum suboxide film formed here becomes O ₂ The film itself has a gradient in the oxygen concentration in the film thickness direction due to the change in the amount of the introduced. That is, a tantalum suboxide film in which the amount of oxygen gradually increases can be formed here. Then, the oxygen plasma process is performed in O ₂ By performing the plasma oxidation treatment at a / Ar ratio of 400% and 50 mTorr, a tantalum oxide film as shown in FIG. 7 can be formed. This makes it possible to form a stacked film of a tantalum film and a tantalum oxide film in which the oxygen concentration gradually increases in the thickness direction as the distance from the tantalum film increases. Such a stacked film has good adhesion between the tantalum film and the tantalum oxide film, and can provide a highly reliable film.
[0086]
Further, by repeating the metal suboxide film forming step and the oxygen plasma treatment step, a multilayer film in which a tantalum film and a tantalum oxide film are sequentially stacked can be formed.
[0087]
FIG. 8 is a view showing a result of analyzing a thin film of tantalum oxide formed on the surfaces of the substrates 12a and 12b by SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry) under the oxygen condition and the film forming power condition according to the third embodiment. is there.
[0088]
SIMS is one of the solid-state analysis methods in which ions accelerated to about several tens of KV collide with the surface of a thin film of tantalum oxide and secondary ions emitted from the surface are subjected to mass spectrometry. Here, SIMS analysis is performed while irradiating the tantalum oxide film with an electron beam and etching the tantalum oxide film from the surface of the tantalum oxide film toward the glass substrate. The figure shows the component composition in the thickness direction of the film. I have. The horizontal axis in the drawing indicates the irradiation time of the electron beam for etching the tantalum oxide film. The vertical axis indicates the elemental concentrations of oxygen, tantalum, and silicon dioxide contained in the film. As shown in FIG. 8, an oxygen gradient is formed between 200 and 400 seconds, and it can be seen that the oxygen concentration of the tantalum oxide film of this embodiment changes in the thickness direction.
[0089]
In the present embodiment, the second embodiment in which a separate unit is used is adopted, but the present invention may be applied to the first embodiment in which sputtering is performed in the same unit. In this case, the amount of oxygen introduced in the first mode may be changed with time.
[0090]
In the above embodiment, the substrate on which the tantalum pentoxide film is formed has been described as an example of the insulating film substrate. However, the present invention is not limited to this, and Ti (titanium), Nb (niobium), Ta (Tantalum), Mo (molybdenum), W (tungsten), Zr (zirconium) and the like can be applied to oxide film formation. As a target, a pure metal of about 99.99% or a low-resistance oxide in an oxygen-deficient state (insufficient oxygen due to stoichiometric composition) (specific resistance of 20 Ωcm or less: for example, an oxide of tantalum, Ta2Ox; = 4.7 to 4.94).
[0091]
(Fourth embodiment)
A liquid crystal device as an electro-optical device on which the insulating film substrate formed in the above embodiment is mounted will be described.
[0092]
First, the structure of the liquid crystal device 401 will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a cross-sectional view of the liquid crystal device. 10A and 10B are diagrams illustrating the structure of a TFD, a data line, and a pixel electrode provided in a liquid crystal device. FIG. 10A is a plan view, and FIG. 10B is a line AA in FIG. 10 (c) is a schematic perspective view. In the present embodiment, in order to make the illustration and description easy to understand, the number of various wirings, electrodes, and colored layers is smaller than the actual structure, and the numbers are appropriately changed between the drawings. I have.
[0093]
In the present embodiment, an example will be described in which the liquid crystal device 401 is applied to an active matrix transmission type liquid crystal device using a TFD element.
[0094]
As shown in FIG. 9, a liquid crystal device 401 includes a liquid crystal panel 402 as an electro-optical panel, a first polarizing plate 418a and a second polarizing plate 418b provided to sandwich the liquid crystal panel 402, and a backlight (not shown). And a driver IC (not shown), and a wiring board (not shown) electrically connected to the driver IC via the ACF.
[0095]
The liquid crystal panel 402 includes a color filter substrate 420, an opposing substrate 410 as an insulating film substrate facing the color filter substrate 420, a sealing material 430 provided on a peripheral portion of the substrate where the pair of substrates 420 and 410 are bonded, and a pair of substrates. It has a liquid crystal 404 sandwiched in a space formed by 420 and 410 and a sealing material 430. The gap between the pair of substrates 420 and 410 is held by a spacer 421.
[0096]
The backlight is disposed adjacent to the counter substrate 410 and includes a light source (not shown), a light guide plate to which light is incident from the light source, a diffusion sheet, a prism sheet, and a reflection sheet.
[0097]
As shown in FIG. 9, a color filter substrate 420 constituting the liquid crystal panel 402 includes a first substrate 409b, a frame-shaped light-shielding film 450 arranged in a frame shape on the first substrate 409b, and the frame-shaped light-shielding film. A grid-shaped light-shielding film 452 for partitioning each picture element formed of the same layer as 450, a colored layer 460 arranged to fill the gap between the grid-shaped light-shielded films 452, An overcoat layer 413 disposed so as to cover, a scanning line 424 disposed on the overcoat layer 413, and an alignment film 416b made of polyimide or the like disposed so as to cover the scanning line 424 and the overcoat layer 413. Have. The scanning line 424 is arranged so as to be substantially orthogonal to the colored layer 460 formed in a stripe shape.
[0098]
On the other hand, as shown in FIG. 9, a counter substrate 410 included in the liquid crystal panel 402 includes a second substrate 409a and a data line 411 arranged substantially orthogonal to the scanning line 424 arranged on the second substrate 409a. TFD elements 428 as a plurality of switching elements electrically connected to the data lines 411, pixel electrodes 425 electrically connected to the respective TFD elements 428, these data lines 411, the TFD elements 428, and the pixel electrodes 425. And an alignment film 416a made of polyimide or the like disposed so as to cover the surface. Further, a wiring on which the scanning line 424 extends and a driver IC which is electrically connected to the data line 411 via the ACF are mounted on the overhanging portion 410a of the counter substrate 410, and the driver IC and the flexible substrate are electrically connected. A pad (not shown) for connection to the device is arranged.
[0099]
Here, the structure of the TFD, the data line, and the pixel electrode will be described with reference to FIG.
[0100]
FIG. 10 is a diagram illustrating the structure of the TFD, data line, and pixel electrode arranged on the substrate 409a.
[0101]
As shown in FIGS. 10A, 10B, and 10C, the TFD element 428 includes two TFD elements 428a and 428b formed on a base layer formed on the surface of the substrate 409a. The TFD element 428 forms a so-called back-to-back structure. The underlayer is made of, for example, tantalum oxide (Ta) having a thickness of about 50 to 200 nm. ₂ O ₅ ).
[0102]
The TFD elements 428 a and 428 b are formed on the first metal layer 432, the insulating film 433 formed of tantalum oxide formed on the surface of the first metal layer 432, and separated from each other on the surface of the insulating film 433. And the second metal layers 434a and 434b. The first metal layer 432 is formed using, for example, a Ta single film as a reflective metal having a thickness of 100 to 500 nm, here, about 200 nm, but is formed using a Ta alloy film, tantalum tungsten (TaW), or the like. You may.
[0103]
In this embodiment, the insulating film 433 is formed by performing two steps of a metal suboxide film forming step and an oxygen plasma processing step in the same manner as the insulating film forming step described in the above embodiment. At this time, the thickness of the insulating film 433 is 10 to 35 nm of tantalum oxide (Ta). ₂ O ₅ ). Through these two steps, it is possible to form a high-quality insulating film 433 having a uniform film thickness without deteriorating the product quality of the film due to adhesion of particles or the like. Note that the insulating film 433 may be a tantalum oxide film having an oxidation gradient by changing the oxidation concentration with time in an oxygen plasma process when the insulating film 433 is formed.
[0104]
The second metal layers 434a and 434b are formed of a metal film such as chromium (Cr) to a thickness of about 50 to 300 nm. The second metal layer 434a becomes the third layer 441c of the data line 411 as it is, and the other second metal layer 434b is connected to the pixel electrode 425 made of a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide). The data line 411 has a structure in which a first layer 441a formed simultaneously with the first metal layer 432, a second layer 441b formed in the same step as the insulating film 433, and a third layer 441c are stacked. .
[0105]
Next, a method for manufacturing the above-described liquid crystal device will be described.
[0106]
First, a method for manufacturing the counter substrate 410 will be described with reference to FIGS. A method for manufacturing a data line, a pixel electrode, and a TFD element will be described. 11 and 12 show a method for manufacturing the counter substrate 410.
[0107]
First, in FIG. 11, in the base layer forming step (a), a Ta oxide, for example, Ta oxide is formed on the surface of the opposing substrate 410 and the rectangular transparent substrate 407 as the base material of the dummy pattern. ₂ O ₅ Is formed to a uniform thickness to form a base layer 461.
[0108]
Next, in the first metal layer forming step (b), for example, Ta is formed to a uniform thickness on the base layer 461 by sputtering or the like, and further, the first layer of the data line 411 is formed using photolithography technology. 411a and the first metal layer 432 are simultaneously formed. Further, the first layer 411 a of the data line 411 and the first metal layer 432 are connected by a bridge portion 469.
[0109]
Next, in the insulating layer forming step (c), the surface of the first layer 411a of the data line 411 and the surface of the first metal layer 432 are subjected to the metal suboxide film forming step and the oxygen plasma treatment as described in the above embodiment. The insulating film 433 is formed by performing two of the steps. Accordingly, a high-quality insulating film 433 having a uniform film thickness can be formed without a decrease in film quality due to adhesion of particles or the like.
[0110]
Next, in the second metal layer forming step (d) of FIG. 12, after forming Cr into a uniform thickness by sputtering or the like, the third layer 411c of the data line 411 is formed using photolithography technology. A second metal layer 434a of the first TFD element 428a and a second metal layer 434b of the second TFD element 428b are formed.
[0111]
Next, in the underlayer removal step (e), the underlayer 461 in the region where the pixel electrode 425 is to be formed is removed, and the bridge portion 469 is removed from the transparent substrate 407. Thus, a TFD element 428 is formed.
[0112]
Next, in the electrode forming step (f), ITO for forming the pixel electrode 425 is formed with a uniform thickness by sputtering or the like, and the pixel electrode 425 is formed by photolithography.
[0113]
Through a series of these steps, the TFD element 428, the data line 411, and the pixel electrode 425 are formed.
[0114]
Thereafter, although not shown, a film of polyimide or the like is formed on the surface of the counter substrate 410, and an alignment process such as a rubbing process is performed on the film to form an alignment film. Thereby, the counter substrate 410 is completed.
[0115]
Next, a method for manufacturing the color filter substrate 420 will be described.
[0116]
First, a Cr film is formed in a uniform thickness on a rectangular transparent substrate by sputtering or the like, and then a frame-shaped light-shielding film 450 and a matrix-shaped light-shielding film 451 are formed using photolithography technology. The frame-shaped light shielding film 450 and the matrix light shielding film 451 are connected.
[0117]
Next, a color filter composed of R, G, and B is formed at a position corresponding to the opening of the matrix light-shielding film 451 by using, for example, a photolithography technique. As the color filter material, for example, an acrylic resin in which a pigment is dispersed can be used, and the thickness of the color filter is, for example, about 0.5 to 2 μm.
[0118]
Next, an overcoat layer made of an acrylic resin having a thickness of 1 to 4 μm is formed so as to cover the color filter by spin coating or the like.
[0119]
Next, an ITO film is formed to a uniform thickness on the overcoat layer by sputtering or the like, and a plurality of strip-shaped scanning lines 424 are formed by photolithography.
[0120]
Thereafter, a film of polyimide or the like is formed on the surface of the color filter substrate 420, and an alignment process such as a rubbing process is performed on the film to form an alignment film. Thus, the color filter substrate 420 is completed.
[0121]
A sealing material 430 is formed on one of the counter substrate 410 and the color filter substrate 420 manufactured as described above, and the two substrates are overlapped so that the data lines and the scanning lines intersect and face each other, and are bonded by the sealing material 430. Fix it. Thereafter, the liquid crystal is injected from the liquid crystal injection port into a region formed by the two substrates and the sealing material. After the injection, the liquid crystal injection port is sealed with a sealing material. Next, a pair of polarizing plates are arranged adjacent to each other so as to sandwich the counter substrate 410 and the color filter substrate 420, thereby forming a liquid crystal panel. Thereafter, the liquid crystal panel is assembled into a housing together with the backlight, whereby the liquid crystal device 401 is completed.
[0122]
Further, in the above-described embodiment, the liquid crystal device 401 is illustrated as an electro-optical device. However, any device may be used as long as the substrate on which the metal insulating film is formed is part of the configuration. The process of the present invention is applied to an electro-optical panel used for various electro-optical devices such as an electroluminescence device, a plasma display device, an electrophoretic display device, and a field emission display (field emission display device), and a substrate used therein. It is possible to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows O according to the first embodiment of the present invention. ₂ FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a / Ar ratio and a total deposition pressure P.
FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows a substrate according to the first embodiment of the present invention and Ta formed on the substrate. ₂ O ₅ FIG. 6 is a view showing the result of analyzing a thin film by ESCA.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view illustrating a configuration of a sputtering apparatus that performs an oxygen plasma processing step according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view illustrating a manufacturing method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a result of analyzing by ESCA a tantalum pentoxide thin film formed on a substrate surface under oxygen conditions and film forming power conditions according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic sectional view illustrating a liquid crystal device as an electro-optical device according to a fourth embodiment of the invention.
10A and 10B are diagrams illustrating the structure of a TFD, a data line, and a pixel electrode provided in a liquid crystal device according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 10A is a schematic plan view, and FIG. FIG. 10A is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 10A, and FIG. 10C is a schematic perspective view.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view and a schematic plan view illustrating a method for manufacturing a counter substrate of a liquid crystal device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view and a schematic plan view illustrating a method for manufacturing a counter substrate of a liquid crystal device according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 vacuum chamber, 12a, 12b substrate, 14 target, 16 gas supply unit, 17 gas supply unit, 21 control unit, 26 Ta ₂ O ₅ Reference numeral 200, a processing apparatus, 202, a sputtering apparatus, 203, a sputtering apparatus in an oxygen plasma processing step, 205a, a transport rotary hand, 401, a liquid crystal device, 433, an insulating film

Claims

A method for manufacturing a substrate on which a metal insulating film is formed,
Forming a metal suboxide film in a low oxygen atmosphere by a sputtering method on the substrate,
Subjecting the substrate on which the metal suboxide film is formed to oxygen plasma treatment.

2. The method according to claim 1, wherein the metal insulating film is an oxide film of one of titanium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, and zirconium.

3. The method for manufacturing an insulating film substrate according to claim 1, wherein the amount of oxygen in the atmosphere is gradually increased in the metal suboxide film forming step.

A first unit for forming a metal suboxide film in a low oxygen atmosphere on a substrate by a sputtering method;
A second unit for performing oxygen plasma treatment on the substrate on which the metal suboxide film is formed;
An apparatus for manufacturing an insulating film substrate, comprising: a transfer system for transferring a substrate from the first unit to the second unit.

The apparatus according to claim 4, wherein a target having any one of titanium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, and zirconium is arranged in the first unit.

A unit for forming a metal insulating film on the substrate by a sputtering method,
A first mode for introducing a mixed gas of oxygen and an inert gas at a low oxygen partial pressure into the unit, and a second mode for introducing a gas having a higher oxygen partial pressure than the mixed gas into the unit. Switching means for switching between the two.

The apparatus according to claim 6, wherein the metal insulating film is an oxide film of any one of titanium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, and zirconium.

Board and
An insulating film substrate, comprising: a metal oxide film disposed on the substrate and having a different oxygen concentration in a thickness direction of the substrate.

A method for manufacturing an electro-optical device including a substrate on which a metal insulating film is formed, wherein the metal insulating film is formed on the substrate by using the method for manufacturing an insulating film substrate according to any one of claims 1 to 3. A method for manufacturing an electro-optical device, comprising a step of forming a film.

An electro-optical device comprising the insulating film substrate according to claim 8.