BRPI0806472A2

BRPI0806472A2 - aparelho para formação contìnua de filme

Info

Publication number: BRPI0806472A2
Application number: BRPI0806472-5A
Authority: BR
Inventors: Hiroshi Tamagaki
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2008-01-15
Publication date: 2011-09-27
Also published as: RU2417275C1; CN101611168A; US20100313810A1; CN101611168B; KR101148760B1; WO2008099630A1; JP2008196001A; EP2119811B1; KR20090107057A; US8303714B2; JP4268195B2; EP2119811A1; EP2119811A4

Abstract

APARELHO PARA FORMAçãO CONTINUA DE FILME O aparelho de CVD com plasma da presente invenção compreende um par de cilindros de deposição (2 e 3) dispostos de forma oposta em paralelo de maneira que os subs- tratos (S) ali bobinados fiquem voltados um para o outro; um elemento gerador de campo magnético (12 e 13) fornecido no interior de cada um dos cilindros de deposição (2 e 3), que gera um campo magnético para convergir plasma para as vizinhanças da superfície de um cilindro deste voltada para um espaço (5) entre os cilindros de deposição; uma fonte de alimentação de plasma (14) com polaridade alternadamente invertida entre um eletrodo e o outro eletrodo; um tubo de suprimento de gás (8) para suprir um gás de formação de filme no espaço (5); e meio de evacuação para evacuar o espaço. Um eletrodo da fonte de alimentação de plasma (14) é conectado em um cilindro de deposição (2), e o outro eletrodo desta no outro cilindro de deposição (3).

Description

"APARELHO PARA FORMAÇAO CONTINUA DE FILME"

Campo Técnico

A presente invenção diz respeito a um aparelho de CVD com plasma para formar continuamente um filme funcional em uma superfície de um substrato tipo tira, tais como um filme ou folha plásticos.

Antecedentes da Invenção

Nos últimos anos, vários substratos de exibição, que usam filme ou folha plásticos como um substrato, foram propostos, e é exigido que o substrato tenha propriedades de barreira ao vapor d'água e ao oxigênio. Para dar tais propriedades de barreira ao substrato, freqüentemente, o substrato é sujeito ao revestimento com um filme de SiOx transparente e, portanto, um dispositivo de revestimento produtivo é desejado. Como técnicas para revestir o substrato com o filme de SiOx no processo de conduzir o substrato de um cilindro para um cilindro, por exemplo, são conhecidos o método de deposição de vapor físico (PVD), tais como a evaporação a vácuo ou pulverização catódica, e o método CVD com plasma (depo- sição de vapor químico melhorado com plasma).

O método de evaporação a vácuo é extensivamente usado para realizar a formação de filme, principalmente para filmes de embalagem de alimento, como um processo produti- vo, mas o desempenho da barreira resultante não satisfaz um nível exigido como substrato de exibição, com transmissão de vapor d'água e transmissão de oxigênio de cerca de 1 g/m2*dia e de cerca de 1 cc/m2*atm*dia. Por outro lado, um filme mais denso pode ser for- mado pelo método de pulverização catódica. Por exemplo, desempenhos de barreira de não mais que 0,02 g/m2*dia e 0,02 cc/m2*atm*dia, que são limites de detecção do método MOCON, podem ser alcançados pela formação de um filme de SiOx ou SiON de 50-100 nm em um substrato em boa condição de superfície. Entretanto, a taxa de deposição é muito baixa para garantir produtividade suficiente. Adicionalmente, já que um filme formado pelo método PVD é inorgânico e frágil, o filme, quando formado em uma espessura que excede 100 nm, é facilmente sujeito a defeitos ou descascamento do filme resultantes de uma ten- são interna do filme ou de uma diferença no coeficiente de expansão térmica entre o filme e o substrato, e resultantes adicionalmente da falha do filme em seguir a deformação do filme base.

Ao contrário, o método CVD com plasma é inferior ao método de deposição a vá- cuo, mas tem superioridade de uma ordem de magnitude ou mais em termos de taxa de deposição em relação ao método de pulverização catódica e, assim, tem uma possibilidade de que um filme com grande barreira possa ser formado. Este método tem adicionalmente um recurso que um filme, tão espesso quanto diversas centenas de nm até diversos pm, que não pode ser alcançado pelo método PVD, pode ser formado no filme base, já que um filme formado desse modo tem um certo nível de flexibilidade. Portanto, espera-se que o método CVD com plasma seja um processo de formação de filme inédito que utiliza estes recursos.

Vários tipos de aparelhos de formação de filme pelo CVD com plasma são conven- cionalmente conhecidos. Como um aparelho adaptado para realizar a formação de filme, pelo bobinamento de um filme em um cilindro de deposição, por exemplo, um aparelho que inclui um par de cilindros de deposição para bobinar e conduzir um filme, que é um objeto de deposição, é descrito na tradução japonesa do pedido internacional PCT 2005-504880 (Lite- ratura de Patente 1), no qual um campo magnético é formado para se estender entre os ci- lindros, e o par de cilindros de deposição é conectado em uma fonte de alimentação em alta freqüência, de forma que os dois cilindros de deposição tenham a mesma polaridade e uma energia em alta freqüência de diversas dezenas até diversas centenas de kHz é simultane- amente fornecida a eles para ocasionar descarga de Penning em um espaço (área de des- carga) entre os cilindros para confinar plasma, e oxigênio e um gás de material bruto, tal como HMDSO, são supridos no espaço entre os cilindros para realizar consequentemente a formação de filme simultaneamente ao filme nos cilindros de deposição em ambos os lados da área de descarga.

Adicionalmente, um aparelho de CVD com plasma é descrito na patente japonesa 2587507 (Literatura de Patente 2), e o aparelho compreende um par de cilindros de deposi- ção (tambores de metal) dispostos de forma oposta um em relação ao outro em uma câmara de vácuo, uma fonte de alimentação em CA com um eletrodo conectado em um dos cilin- dros de deposição e o outro eletrodo conectado no outro cilindro de deposição, uma câmara de descarga disposta em um espaço entre os cilindros de deposição com as faces opostas aos cilindros de deposição sendo abertas, e meio de suprimento de gás de monômero (ma- terial bruto) conectado na câmara de descarga. De acordo com a Literatura de Patente 2, plasma pode ser gerado na câmara de descarga para realizar a formação de filme em um filme nos cilindros de deposição já que o interior da câmara de descarga tem grau de vácuo reduzido pelo suprimento de um gás de monômero, comparado com o exterior, e a contami- nação dos eletrodos de descarga pode ser impedida, já que as superfícies dos cilindros de deposição que constituem os eletrodos de descarga são cobertas com o filme ali conduzido.

Entretanto, no aparelho de formação de filme da Literatura de Patente 1, em virtude de o outro eletrodo da fonte de alimentação para descarga ter que ser conectado em um eletrodo anular (contra-eletrodo) fornecido em uma distância substancialmente igual do cen- tro do espaço entre os cilindros de deposição, plasma também é gerado na periferia do con- tra-eletrodo, e é difícil suprimir perfeitamente a deposição de filme nesta periferia. Adicio- nalmente, mudança na descarga associada com a deposição de filme no contra-eletrodo e descamação, que são prováveis de desenvolver defeitos no filme, são ocasionadas durante a operação em longo prazo. Por outro Iado1 no aparelho de formação de filme da Literatura de Patente 2, embo- ra a câmara de descarga deva ser formada no espaço entre os cilindros de deposição, a deposição de filme ocorre na parede da câmara de descarga, e é provável que descamação, que ocorre a partir desta parte, desenvolva defeitos no filme. Além do mais, para tornar o interior da câmara de descarga inferior em grau de vácuo (ou superior em pressão) em rela- ção à outra parte da câmara de vácuo, o fluxo de gás deve ser suprimido pela extrema mi- nimização da folga entre a câmara de descarga e os cilindros de deposição. Entretanto, já que a deposição de filme também ocorre nas vizinhanças desta folga, o efeito de confina- mento do gás da câmara de descarga muda, transmitindo a estabilidade da deposição, e a estabilidade da qualidade do filme é consequentemente reduzida.

Literatura de Patente 1 Tradução japonesa do pedido internacional PCT 2005- 504880.

Literatura de Patente 2 Patente japonesa 2587507

Divulgação da Invenção

Do ponto de vista de tais problemas, é um objetivo da presente invenção fornecer um aparelho de CVD com plasma que pode reduzir a deposição de filme no interior de uma câmara de vácuo, que ocasiona descamação de filme e afeta adversamente a estabilidade da qualidade do filme.

O aparelho de CVD com plasma de acordo com a presente invenção para formar um filme em uma superfície de um substrato enquanto se conduz continuamente o substrato em uma câmara de vácuo compreende: um par de cilindros de deposição disposto de forma oposta em paralelo, ou substancialmente em paralelo, um em relação ao outro, de forma que os substratos neles bobinados fiquem voltados um para o outro; um elemento gerador de campo magnético fornecido no interior de cada um dos cilindros de deposição, que gera, nas vizinhanças da superfície de um cilindro deste voltada para um espaço entre os cilindros de deposição, um campo magnético intumescido da superfície do cilindro até uma superfície do cilindro no outro lado; uma fonte de alimentação de plasma com polaridade alternada- mente invertida entre um eletrodo e o outro eletrodo; meio de suprimento de gás para suprir um gás de formação de filme no espaço entre os cilindros de deposição; e meio de evacua- ção para evacuar o espaço entre os cilindros de deposição, em que um eletrodo da fonte de alimentação de plasma é conectado em um dos cilindros de deposição, e o outro eletrodo é conectado no outro dos cilindros de deposição.

De acordo com este aparelho de CVD com plasma, já que o elemento gerador de campo magnético que gera o campo magnético particularmente nas vizinhanças das super- fícies do cilindro voltadas para o espaço entre os cilindros de deposição, o campo magnético sendo intumescido de cada superfície do cilindro até a superfície do cilindro no outro lado, e a fonte de alimentação de plasma com polaridade alternadamente invertida são fornecidos, a ocorrência de descarga elétrica no espaço entre o par de cilindros de deposição e a con- vergência do plasma gerado desse modo para as vizinhanças das respectivas superfícies do cilindro de deposição no espaço entre os cilindros de deposição podem ser alcançadas sem fornecer um confinamento para definir o espaço entre os cilindros de deposição, tal como uma câmara de descarga, ou usar um eletrodo de descarga diferente dos cilindros de depo- sição. Portanto, somente pelo suprimento do gás de formação de filme do dispositivo de suprimento de gás no espaço entre os cilindros de deposição o gás de formação de filme é decomposto e ativado pelo plasma e o gás decomposto é depositado na superfície do subs- trato bobinado ao redor dos cilindros de deposição voltados para o espaço entre os cilindros de deposição, de acordo com o que, um filme pode ser eficientemente formado. Já que o confinamento ou o eletrodo de descarga diferente dos cilindros de deposição, nos quais o gás de formação de filme dissociado é adsorvido, estão ausentes, a formação de filme no substrato pode ser realizada sem deposição de filme em uma parte como esta, e um filme de alta qualidade pode ser formado, ainda suprimindo os defeitos do filme e a deterioração da estabilidade da formação de filme resultantes da deposição de filme. Descrição Resumida dos Desenhos

A figura 1 é uma vista ilustrativa do esquema geral de um aparelho de CVD com plasma de acordo com uma modalidade da presente invenção;

a figura 2 é uma vista ilustrativa seccional ampliada dos cilindros de deposição e dos elementos geradores de campo magnético;

as figuras 3A, 3B e 3C são gráficos de forma de onda de tensão de uma fonte de a - limentação de plasma, respectivamente;

a figura 4 é uma vista em perspectiva geral de um elemento gerador de campo magnético;

a figura 5 é uma vista ilustrativa do esquema geral de um aparelho de CVD com plasma de acordo com a outra modalidade da presente invenção;

a figura 6 é uma vista ilustrativa seccional ampliada dos cilindros de deposição e dos elementos geradores de campo magnético que mostra o outro exemplo de esquema no qual os elementos geradores de campo magnético ficam dispostos para formar circuitos magnéticos fechados, respectivamente; e

a figura 7 é uma vista ilustrativa seccional ampliada dos cilindros de deposição e dos elementos geradores de campo magnético que mostra um exemplo de esquema com- parativo no qual os elementos geradores de campo magnético ficam dispostos para formar linhas de campo magnético que se estendem entre os cilindros de deposição.

Melhor Modo para Realizar a Invenção

No aparelho de CVD com plasma da presente invenção, uma tensão alternada ou tensão tipo pulso que acompanha a inversão de polaridade é aplicada nos cilindros de de- posição dispostos de forma oposta um em relação ao outro em uma pressão reduzida para ocasionar a descarga de brilho em um espaço (zona de deposição) entre os cilindros de deposição dispostos de forma oposta, de acordo com o que a formação de filme pela CVD com plasma é realizada em um substrato tipo tira bobinado ao redor dos cilindros de deposi- ção para ficar voltado para o espaço entre os cilindros de deposição. Como o substrato, qualquer material isolante que pode ser tomado em uma forma de cilindro, tais como um filme ou folha ou papel plásticos, pode ser usado. Os materiais adequados de filme ou folha plásticos são PET, PEN, PES1 policarbonato, poliolefina, poliimida e congêneres, e o subs- trato tem, preferivelmente, uma espessura de 5 μιτι até 0,5 mm que permite a condução no vácuo. Um material condutor pode ser usado como o substrato, dependendo da configura- ção do aparelho, da forma descrita a seguir.

A figura 1 mostra uma configuração geral de um aparelho de CVD com plasma de acordo com uma modalidade da presente invenção, e o aparelho compreende: uma câmara de vácuo 1; um par de cilindros de deposição 2 e 3 dispostos de forma oposta na câmara de vácuo 1, de forma que os respectivos eixos geométricos do cilindro fiquem paralelos um em relação ao outro; um cilindro de distribuição 4 que prende e distribui um substrato tipo tira S tomado em uma forma de cilindro; uma pluralidade de cilindros de condução 6 que condu- zem o substrato S desbobinado do cilindro de distribuição 4, de forma que o substrato S seja bobinado ao redor dos cilindros de deposição 2 e 3 que ficam voltados para um espaço (zo- na de deposição) 5 entre um e o outro cilindros de deposição 2 e 3; um cilindro de tomada 7 que toma o substrato S depois da formação de filme; um tubo de suprimento de gás de for- mação de filme 8 conectado em um dispositivo de suprimento de gás (não mostrado) e dis- posto exatamente acima do espaço 5 para ficar paralelo aos eixos geométricos do cilindro; um orifício de evacuação 9 aberto na parede de base da câmara de vácuo 1; e uma bomba de vácuo 10 conectada no orifício. O tubo de suprimento de gás de formação de filme 8 in- clui uma pluralidade de bicos de ejeção de gás orientados ao espaço 5, que são fornecidos na sua direção longitudinal, e o orifício de evacuação 9 fica disposto exatamente abaixo do espaço 5. Os elementos geradores de campo magnético 12 e 13 são fornecidos no interior dos cilindros de deposição 2 e 3, respectivamente, da forma mostrada na figura 2, e uma fonte de alimentação de plasma 14 é fornecida para suprir uma energia de plasma nos cilin- dros de deposição 2 e 3. O dispositivo de suprimento de gás e o tubo de suprimento de gás de formação de filme 8 constituem o meio de suprimento de gás da presente invenção, e o orifício de evacuação 9 e a bomba de vácuo 10 constituem o meio de evacuação da presen- te invenção.,

Como o gás de formação de filme a ser suprido no espaço 5 a partir do tubo de su- primento de gás de formação de filme 8, gás de material bruto de deposição, gás de reação, gás condutor e gás de descarga são usados exclusivamente ou em conjunto. Exemplos do gás de material bruto de deposição incluem HMDSO, TEOS1 silano, dimetilsilano, trimetilsi- Iano1 tetrametilsilano, HMDS e TMOS para formar um filme que contém Si1 metano, etano, etileno e acetileno para formar um filme que contém C1 e tetracloreto de titânio para formar um filme que contém Ti, e um gás de material bruto apropriado é selecionado de acordo com o tipo de filme a ser formado. Como o gás de reação, oxigênio, ozônio ou congêneres podem ser usados para a formação de um óxido, e nitrogênio, amônia ou congêneres po- dem ser usados para a formação de um nitreto. Neste caso, também, um gás apropriado é selecionado de acordo com o tipo do filme a ser formado. Como o gás condutor e o gás de descarga, um gás apropriado pode ser selecionado entre gases raros, tais como He, Ar, Ne ou Xe e hidrogênio.

O espaço 5 é evacuado pela bomba de vácuo 10 fornecida abaixo do espaço, e é controlado em uma pressão apropriada de acordo com o suprimento do gás de formação de filme a partir do tubo de suprimento de gás de formação de filme 8. É preferível não fornecer um elemento estrutural, tais como uma parede de blindagem ou um eletrodo, nas vizinhan- ças do espaço 5 até o limite possível na presente invenção, já que a formação de filme é realizada ao redor do espaço 5, de acordo com o que, formação de filme desnecessária que ocasiona defeitos no filme pode ser suprimida. A pressão do espaço 5 será descrita a se- guir.

Os cilindros de deposição 2 e 3 são eletricamente isolados da câmara de vácuo 1 e adicionalmente eletricamente isolados um em relação ao outro. Um eletrodo da fonte de alimentação de plasma 14 é conectado em um cilindro de deposição 2 e o outro eletrodo no outro cilindro de deposição 3. A fonte de alimentação de plasma 14 transmite uma tensão com polaridade alternadamente invertida, a tensão tendo uma forma de onda, por exemplo, tal como a tensão alternada de onda senoidal, da forma mostrada na figura 3A, ou forma tipo pulso de onda quadrada, da forma mostrada nas figuras 3B e 3C, e a forma de onda é ligeiramente distorcida pela geração da descarga durante a operação real. Outras formas de onda de tensão podem ser adotadas, contanto que elas permitam a geração da descarga.

Os cilindros de deposição 2 e 3 incluem elementos geradores de campo magnético 12 e 13, que são fornecidos para manter uma relação posicionai fixa em relação ao espaço 5, mesmo se os cilindros forem rotacionados. Por exemplo, os cilindros de deposição 2 e 3 podem ser tornados ocos, e os elementos geradores de campo magnético 12 e 13 podem ficar presos a partir do exterior das extremidades axiais dos cilindros de deposição 2 e 3, desse modo, fixando as respectivas posições relativas, e somente os cilindros de deposição 2 e 3 podem ser rotacionados neste estado. Da forma mostrada nas figuras 2 e 4, cada um dos elementos geradores de campo magnético 12 e 13 inclui um ímã central 16 no compri- mento da direção axial do cilindro, um ímã circunferencial tipo pista de atletismo 17, e um elemento de curto circuito do campo magnético 18 que conecta estes ímãs no interior do cilindro. A forma "tipo pista de atletismo" significa uma forma obtida pelo arranjo de um par de linhas retas com o mesmo comprimento em paralelo, e pela mútua conexão das partes de extremidade no mesmo lado do par de linhas retas por um arco semicircular intumescido para fora, ou uma forma tipo pista de atletismo de atletismo (veja figura 4).

Os elementos geradores de campo magnético 12 e 13 fornecidos, respectivamente, nos cilindros de deposição 2 e 3 ficam dispostos de forma que os polos magnéticos de mesma polaridade fiquem opostos um em relação ao outro. Cada um dos elementos gera- dores de campo magnético 12, 13 guia eficientemente as linhas do campo magnético que deixam o polo magnético do ímã central 16 até o polo magnético do ímã circunferencial 17, e gera um campo magnético tipo pista de atletismo R para descarga de magnétron que tem uma seção de pico duplo e é intumescido da superfície do cilindro até o espaço 5 em cada um dos cilindros de deposição 2 e 3. A saber, o "campo magnético tipo pista de atletismo R" significa um campo magnético em que as linhas do campo magnético são direcionadas do ímã central 16 até o ímã circunferencial 17, circundando a circunferência do ímã central 16 em uma forma de pista de atletismo, e são intumescidas na direção do espaço 5, e o ápice do campo magnético intumescido é formado em uma forma de pista de atletismo ao longo do ímã circunferencial 17, visualizada de uma direção normal em relação a um plano no qual o ímã centrai 16 e o ímã circunferencial 17 ficam dispostos.

As linhas do campo magnético formadas pelo elemento gerador de campo magnéti- co 12 fornecido para um cilindro de deposição 2 formam circuitos magnéticos substancial- mente fechados, respectivamente, sem se estender até o polo magnético do elemento gera- dor de campo magnético 13 fornecido para o cilindro de deposição oposto 3. O estado "es- tendendo a linha do campo magnético" significa um estado no qual as linhas do campo magnético direcionadas do polo N (polo S) de um elemento gerador de campo magnético oposto 12 até o polo S (polo N) do outro elemento gerador de campo magnético 13 são ge- radas. Por exemplo, quando o outro elemento gerador de campo magnético 13 mudar de forma que o polo magnético central 16 seja o polo Seo ímã circunferencial 17 seja o polo N da figura 2, as linhas do campo magnético direcionadas do ímã central (polo N) 16 de um elemento gerador de campo magnético 12 até o ímã central (polo S) 16 do outro elemento gerador de campo magnético 13 são geradas (veja figura 7). Este estado é o estado "esten- dendo a linha do campo magnético".

Da forma supradescrita, os campos magnéticos tipo pista de atletismo R com uma seção de pico duplo e se estendendo na direção axial do cilindro são formados nas vizi- nhanças das superfícies do cilindro voltadas para o espaço 5 entre os cilindros de deposição 2 e 3, respectivamente, pelos elementos geradores de campo magnético 12 e 13. A forma deste campo magnético é similar àquela de um campo magnético formado, por exemplo, por um catodo pulverizador de magnétron plano. O campo magnético R funciona para fazer com que plasma seja gerado preferivelmente no local do campo magnético e para homogeneizar o plasma na direção longitudinal dos cilindros pelo deslocamento do plasma ou congêneres. A saber, o plasma gerado pela descarga de brilho é convergido em partes intumescidas das linhas do campo magnético pelo campo magnético tipo pista de atletismo R1 e um plasma tipo pista de atletismo P é consequentemente formado nas vizinhanças de cada superfície do cilindro voltada para o espaço 5 entre os cilindros de deposição 2 e 3. A saber, já que o ápice do campo magnético intumescido na direção do espaço 5 é formado na forma de pista de atletismo, visualizada a partir da direção normal em relação ao plano no qual o ímã cen- tral 16 e o ímã circunferencial 17 ficam dispostos da forma supradescrita. Portanto, o plasma que converge para este ápice do campo magnético intumescido (as partes intumescidas das linhas do campo magnético) é formado para convergir em uma forma de pista de atletismo, visualizada a partir da direção normal.

A distância entre os dois cilindros de deposição 2 e 3 pode ser apropriadamente a- justada pelas relações com o tamanho dos elementos geradores de campo magnético 12 e 13 e com a intensidade do campo magnético, de forma que o plasma possa ser aprisionado.

Quando a tensão alternada em alta freqüência ou tipo pulso for aplicada a partir da fonte de alimentação de plasma 14 nos cilindros de deposição 2 e 3, ainda suprindo o gás de formação de filme no espaço 5 entre os cilindros de deposição 2 e 3 sob o campo mag- nético R e ajustando e mantendo o espaço 5, que constitui a zona de deposição, em uma pressão apropriada, a descarga de brilho ocorre entre os cilindros de deposição 2 e 3 atra- vés do espaço 5 e do substrato S bobinado ao redor da superfície dos cilindros de deposi- ção 2 e 3 para, desse modo, formar o plasma P. Dessa maneira, se o gás de formação de filme for suprido no espaço 5, o gás de material bruto é decomposto pelo plasma no espaço 5 e um filme é formado no substrato pelo processo de CVD com plasma.

Embora a corrente de plasma não possa ser conduzida pela aplicação de tensão CC1 já que o substrato S usado na presente invenção é um material isolante, a propagação da corrente pode ser realizada por meio do substrato S isolante com uma freqüência apro- priada (cerca de 1 kHz ou mais, preferivelmente, 10 kHz ou mais). A tensão de descarga suprida a partir da fonte de alimentação de plasma 14 é preferivelmente cerca de diversas centenas até 2 mil V, como valor de pico. Já que os cilindros de deposição 2 e 3 são conec- tados em ambos os eletrodos da fonte de alimentação de plasma 14, que transmitem a ten- são alternada em alta freqüência ou tipo pulso, respectivamente, de forma que uma tensão positiva seja aplicada no outro cilindro de deposição 3 quando uma tensão negativa for apli- cada em um cilindro de deposição 2, a corrente é conduzida do outro cilindro de deposição 3 até o um cilindro de deposição 2. E este fenômeno continua enquanto inverte a polaridade em alta freqüência.

Já que o campo magnético R que facilita a descarga de brilho está presente somen- te no lado da superfície do cilindro voltado para o espaço 5, embora a tensão da fonte de alimentação de plasma 14 seja aplicada em toda a superfície dos cilindros de deposição 2 e 3, a descarga de brilho pode ser ocasionada ao redor da área em que o campo magnético está presente se a pressão estiver na faixa de cerca de 0,1 Pa até 10 Pa. Portanto, não há necessidade de fornecer uma câmara de descarga de maneira tal que ela confine o espaço 5. Quando a pressão estiver abaixo de cerca de 0,1 Pa, a descarga na área em que o cam- po magnético estiver presente se torna difícil, e quando a pressão exceder cerca de 10 Pa, a descarga fora da área do campo magnético se torna significativa, ocasionando indesejável formação de filme em uma parte dos cilindros de deposição onde nenhum substrato está bobinado.

No aparelho de CVD com plasma de acordo com a modalidade supramencionada, um filme é formado no substrato S suportado nas superfícies de cilindro voltadas para o es- paço 5 entre os cilindros de deposição 2 e 3, ainda colocando e conduzindo o substrato S sobre os dois cilindros de deposição 2 e 3. A formação de filme no substrato S é realizada pela decomposição do gás de formação de filme suprido no espaço 5 pelo plasma tipo pista de atletismo P formado pelo campo magnético tipo pista de atletismo R formado nas vizi- nhanças das superfícies do cilindro pelos elementos geradores de campo magnético 12 e 13 e pela descarga de brilho ocasionada no espaço 5 entre os cilindros de deposição 2 e 3 co- nectados, respectivamente, nos respectivos eletrodos da fonte de alimentação de plasma 14, e pela deposição do gás decomposto sobre o substrato S suportado nas superfícies dos cilindros de deposição 2 e 3 voltadas para o espaço 5, de acordo com o que, um filme é formado na superfície do substrato S continuamente conduzido.

Já que a descarga de brilho ocorre somente nas áreas em que existe campo mag- nético nas vizinhanças das superfícies dos cilindros de deposição 2 e 3, sem necessidade de um eletrodo envolvido na geração do plasma diferente dos cilindros de deposição 2 e 3 ou de um elemento de blindagem que confina o espaço 5, tal como uma câmara de descar- ga, a formação de filme pela CVD com plasma é substancialmente ocasionada somente no substrato localizado na superfície dos cilindros de deposição 2 e 3. Já que o substrato S, que é um objeto de deposição, fica bobinado ao redor dos cilindros de deposição 2 e 3 e é regularmente conduzido, descarga estável pode ser realizada durante um longo período sem a geração de um filme espesso em um local envolvido na geração de plasma no pre- sente aparelho. Lascas nocivas são dificilmente geradas durante a formação de filme. Adi- cionalmente, já que o mecanismo relacionado com a geração de plasma é composto por somente os dois cilindros de deposição 2 e 3, o mecanismo de geração de plasma pode ser constituído por um número mínimo de cilindros.

Embora um substrato S seja bobinado em dois cilindros de deposição 2 e 3 e con- duzido na modalidade supramencionada, a rota de condução do substrato nunca é limitada desse modo. Os cilindros de distribuição 4 e os cilindros de tomada 7 podem ser fornecidos para os cilindros de deposição 2 e 3, respectivamente, da forma mostrada na figura 5, e os substratos S podem ser bobinados para ser separadamente suportados nas superfícies do cilindro voltadas para o espaço 5 entre os cilindros de deposição 2 e 3. Em casos, tal como um filme de metal composto por um metal com baixa resistência elétrica, a configuração do dispositivo mostrada na figura 5 é preferida, já que a corrente é conduzida através do filme para desestabilizar a descarga quando a resistência elétrica do filme for baixa. Um material condutor, tal como metal, também pode ser usado como o substrato S na configuração do dispositivo mostrada na figura 5. A formação de filme pode ser realizada mesmo no substra- to condutor S na configuração do dispositivo mostrada na figura 5, embora a aplicação de tensão entre os cilindros de deposição 2 e 3 seja necessária.

Na modalidade supramencionada, o campo magnético tipo pista de atletismo R pa- ra descarga de magnétron com uma forma seccional de ápice duplo e intumescido a partir das superfícies do cilindro na direção do espaço entre os cilindros é gerado em cada um dos cilindros de deposição 2 e 3 pela disposição dos polos magnéticos nos elementos geradores de campo magnético 12 e 13 fornecidos nos cilindros de deposição 2 e 3 dispostos de forma oposta, de forma que os polos magnéticos de mesma polaridade fiquem opostos um em relação ao outro. Entretanto, os polos magnéticos de mesma polaridade nem sempre preci- sam ser arranjados de forma oposta. Na figura 6, na qual o elemento gerador de campo magnético 12 de um cilindro de deposição 2 e o elemento gerador de campo magnético 13 do outro cilindro de deposição ficam dispostos de forma que o ímã central 16 e o ímã circun- ferencial 17, com polaridades opostas um em relação ao outro, fiquem opostos um em rela- ção ao outro, a geração das linhas de campo magnético que se estendem entre os cilindros de deposição 2 e 3 pode ser impedida pela disposição dos elementos geradores de campo magnético 12 e 13, ainda deslocando mutuamente as suas posições circunferenciais, e o plasma pode ser convergido para as vizinhanças das superfícies do cilindro voltadas para o espaço 5 entre os cilindros de deposição 2 e 3. Neste caso, quando os elementos geradores de campo magnético 12 e 13 ficarem dispostos de forma oposta sem deslocamento posicio- nai, as linhas do campo magnético que se estendem entre os cilindros de deposição 2 e 3, e que conectam diretamente no eletrodo diferente no lado oposto, são formadas da forma mostrada na figura 7, e o campo magnético tipo pista de atletismo para ocasionar a descar- ga de magnétron é enfraquecido. Embora a descarga pelo efeito de Penning possa ser es- perada, quando muitas linhas de campo magnético que conectam mutuamente nos cilindros estão presentes, pela aplicação de uma tensão da mesma polaridade nos dois cilindros de deposição, é preferível impedir a formação das linhas de campo magnético de maneira tal que elas se estendam entre os cilindros de deposição 2 e 3 até o limite possível na presente invenção na qual a descarga de brilho é ocasionada pela aplicação de tensão entre os dois cilindros de deposição 2 e 3.

Adicionalmente, embora os cilindros de deposição 2 e 3 fiquem justapostos horizon- talmente, e o meio de suprimento de gás (tubo de suprimento de gás de formação de filme) e o meio de evacuação fiquem dispostos acima e abaixo do espaço entre os cilindros de deposição, respectivamente, na modalidade supramencionada, o esquema dos cilindros de deposição e congêneres nunca é limitado a este. Por exemplo, os cilindros de deposição podem ficar dispostos verticalmente, com o meio de suprimento de gás e o meio de evacua- ção sendo fornecidos em um lado e no outro lado do espaço entre os cilindros de deposição, respectivamente. Em resumo, somente é necessário suprir o gás de um lado do espaço en- tre os cilindros de deposição e descarga do outro lado. Certamente, na modalidade supra- mencionada, é mais preferível dispor estes meios verticalmente, da forma mostrada na figu- ra 2.

A presente invenção supradescrita pode ser resumida como se segue.

A saber, o aparelho de CVD com plasma de acordo com a presente invenção para formar um filme em uma superfície de um substrato enquanto se conduz continuamente o substrato em uma câmara de vácuo compreende: um par de cilindros de deposição dispos- tos de forma oposta em paralelo, ou substancialmente em paralelo, um em relação ao outro, de forma que os substratos ali bobinados fiquem voltados um para o outro; um elemento gerador de campo magnético fornecido no interior de cada um dos cilindros de deposição, que gera, nas vizinhanças da superfície de um cilindro deste voltada para um espaço entre os cilindros de deposição, um campo magnético intumescido da superfície do cilindro até a superfície do cilindro no outro lado; uma fonte de alimentação de plasma com polaridade alternadamente invertida entre um eletrodo e o outro eletrodo; meio de suprimento de gás para suprir um gás de formação de filme no espaço entre os cilindros de deposição; e meio de evacuação para evacuar o espaço entre os cilindros de deposição, em que um eletrodo da fonte de alimentação de plasma é conectado em um dos cilindros de deposição, e o outro eletrodo é conectado no outro dos cilindros de deposição.

De acordo com este aparelho de CVD com plasma, já que o elemento gerador de campo magnético, que gera o campo magnético intumescido particularmente nas vizinhan- ças das superfícies do cilindro voltadas para o espaço entre os cilindros de deposição, e a fonte de alimentação de plasma com polaridade alternadamente invertida, são fornecidos, a ocorrência de descarga elétrica no espaço entre o par de cilindros de deposição e a conver- gência do plasma gerado desse modo para as vizinhanças das respectivas superfícies do cilindro de deposição no espaço entre os cilindros de deposição podem ser alcançadas sem fornecer um confinamento para definir o espaço entre os cilindros de deposição, tal como uma câmara de descarga, ou usar um eletrodo de descarga diferente dos cilindros de depo- sição. Portanto, somente pelo suprimento do gás de formação de filme do meio de supri- mento de gás no espaço entre os cilindros de deposição, o gás de formação de filme é de- composto e ativado pelo plasma, e o gás decomposto é depositado na superfície do substra- to bobinado ao redor dos cilindros de deposição voltados para o espaço entre os cilindros de deposição, de acordo com o que um filme pode ser eficientemente formado. Já que o confi- namento ou o eletrodo de descarga diferente dos cilindros de deposição, no qual o gás de formação de filme dissociado é adsorvido, estão ausentes, a formação de filme no substrato pode ser realizada sem deposição de filme em uma parte como esta, e um filme de alta qua- lidade pode ser formado, ainda suprimindo os defeitos do filme e a deterioração da estabili- dade da formação de filme resultantes da deposição do filme.

Preferivelmente, o elemento gerador de campo magnético fornecido em cada um dos cilindros de deposição inclui um polo magnético disposto de forma que cada um dos elementos geradores de campo magnético forme um circuito magnético substancialmente fechado sem que as linhas do campo magnético se estendam entre o elemento gerador de campo magnético fornecido em um dos cilindros de deposição e o elemento gerador de campo magnético fornecido no outro dos cilindros de deposição. Pelo fornecimento de tais elementos geradores de campo magnético, a formação de um campo magnético com linhas de campo magnético intumescidas pode ser promovida nas vizinhanças da superfície de cada cilindro de deposição voltada para o espaço entre os cilindros de deposição, e já que o plasma é facilmente convergido para a parte intumescida, a eficiência da formação de filme pode ser melhorada.

Neste caso, preferivelmente, o elemento gerador de campo magnético fornecido em cada um dos cilindros de deposição tem um polo magnético tipo pista de atletismo no com- primento da direção axial do cilindro, e o polo magnético em cada um dos elementos gera- dores de campo magnético fica disposto de forma que o polo magnético de um do elemento gerador de campo magnético e o polo magnético do outro do elemento gerador de campo magnético oposto ao polo magnético do um do elemento gerador de campo magnético te- nham a mesma polaridade. Pelo fornecimento de tais elementos geradores de campo mag- nético, o campo magnético tipo pista de atletismo pode ser facilmente formado para cada elemento gerador de campo magnético nas vizinhanças da superfície do cilindro voltada para o espaço entre os cilindros de deposição ao longo da direção longitudinal do eixo geo- métrico do cilindro, sem que as linhas do campo magnético se estendam até o elemento gerador de campo magnético no lado do cilindro oposto, e plasma pode ser convergido para o campo magnético. Portanto, um filme pode ser eficientemente formado usando um largo substrato bobinado ao longo da direção da largura do cilindro.

O meio de suprimento de gás é preferivelmente fornecido em um lado do espaço entre os cilindros de deposição, e o meio de evacuação é preferivelmente fornecido no outro lado do espaço entre os cilindros de deposição. Tal esquema do meio de suprimento de gás e do meio de evacuação permite eficiente suprimento do gás de formação de filme no espa- ço entre os cilindros de deposição para melhorar a eficiência de formação de filme.

A pressão do espaço entre os cilindros de deposição é preferivelmente ajustada em 0,1 até 10 Pa. De acordo com isto, a descarga de brilho pode ser eficientemente ocasionada ao redor da área próxima da superfície dos cilindros de deposição em que os campos mag- néticos estão presentes, e excelente propriedade de formação de filme pode ser obtida.

Utilidade Industrial

Da forma supradescrita, o aparelho de formação de filme de acordo com a presente invenção é usado como um aparelho de formação de filme para formar continuamente um filme funcional em uma superfície de um substrato tipo tira, tais como um filme ou folha plás- ticos, e pode formar adequadamente um filme de alta qualidade no substrato, ainda supri- mindo a deposição de filme no interior de uma câmara de vácuo.

Claims

1. Aparelho de CVD com plasma para formar um filme em uma superfície de um substrato enquanto se conduz continuamente o substrato em uma câmara de vácuo, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um par de cilindros de deposição dispostos de forma oposta em paralelo, ou subs- tancialmente em paralelo, um em relação ao outro, de forma que os substratos ali bobinados fiquem voltados um para o outro; um elemento gerador de campo magnético fornecido no interior de cada um dos di- tos cilindros de deposição, que gera, nas vizinhanças da superfície de um cilindro deste vol- tada para um espaço entre os ditos cilindros de deposição, um campo magnético intumesci- do da dita superfície do cilindro até uma superfície do cilindro no outro lado; uma fonte de alimentação de plasma com polaridade alternadamente invertida entre um eletrodo e o outro eletrodo; meio de suprimento de gás para suprir um gás de formação de filme no dito espaço entre os ditos cilindros de deposição; e meio de evacuação para evacuar o dito espaço entre os ditos cilindros de deposi- ção, em que um eletrodo da dita fonte de alimentação de plasma é conectado em um dos ditos cilindros de deposição, e o outro eletrodo é conectado no outro dos ditos cilindros de deposição.

2. Aparelho de CVD com plasma, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito elemento gerador de campo magnético fornecido em cada um dos ditos cilindros de deposição inclui um polo magnético disposto de forma que cada um dos ditos elementos geradores de campo magnético forme um circuito magné- tico substancialmente fechado sem que as linhas do campo magnético se estendam entre o dito elemento gerador de campo magnético fornecido em um dos ditos cilindros de deposi- ção e o dito elemento gerador de campo magnético fornecido no outro dos ditos cilindros de deposição.

3. Aparelho de CVD com plasma, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito elemento gerador de campo magnético fornecido em cada um dos ditos cilindros de deposição tem um polo magnético tipo pista de atletismo no comprimento da direção axial do cilindro, e o dito polo magnético em cada um do dito elemento gerador de campo magnético fica disposto de forma que o dito polo magnético do um do dito elemento gerador de campo magnético e o dito polo magnético do outro do dito elemento gerador de campo magnético oposto ao dito polo magnético do um do dito ele- mento gerador de campo magnético tenham a mesma polaridade.

4. Aparelho de CVD com plasma, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito meio de suprimento de gás é fornecido em um lado do dito espaço entre os ditos cilindros de deposição, e o dito meio de evacuação é for- necido no outro lado do dito espaço entre os ditos cilindros de deposição.

5. Aparelho de CVD com plasma, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a pressão do dito espaço entre os ditos cilindros de deposição é ajustada em 0,1 até 10 Pa.