CN106460166A - 带涂膜切削工具的成膜装置及切削工具用涂膜的成膜方法 - Google Patents

带涂膜切削工具的成膜装置及切削工具用涂膜的成膜方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够以适当的温度条件形成涂膜的带涂膜切削工具的成膜装置。所述成膜装置具备在切削工具上形成涂膜的成膜室、经由真空阀分别与成膜室连结的预处理室及后处理室、及从预处理室经由成膜室向后处理室输送切削工具的输送路径，且所述成膜装置为使用沿输送方向以竖立姿势配置有支撑所述切削工具的多个杆的输送载体的直列式的成膜装置。所述成膜室具备在切削工具上形成涂膜的成膜区域、沿输送路径输送输送载体并使其通过成膜区域的输送装置、沿载体输送方向与成膜区域相邻配置且对切削工具进行加热的加热区域、及在所述成膜区域与所述真空阀之间收容所述输送载体的载体待机区域。

Description

带涂膜切削工具的成膜装置及切削工具用涂膜的成膜方法
技术领域
本发明涉及一种带涂膜切削工具的成膜装置及切削工具用涂膜的成膜方法。
本申请主张基于2014年6月24日于日本申请的专利申请2014-129338号的优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
作为成膜装置，例如已知有专利文献1中所记载的直列式真空成膜装置。这种成膜装置中，向一方向输送托盘而使其通过成膜区域，并在切削工具的表面形成涂膜。
专利文献1：日本特开平10-140351号公报(A)
当使用直列式的成膜装置在切削工具上形成涂膜时，在切削工具上形成涂膜的成膜室的前段所设置的预处理室中，通过加热器对切削工具进行加热。然而，在从预处理室向成膜室输送切削工具的期间，或在成膜室内使托盘待机的期间，切削工具的温度下降，因此有时成膜初期的温度变低，涂膜的质量下降。另一方面，若预先将切削工具加热至高温以使成膜开始时成为适当的表面温度，则可能成膜中温度过高而超出最佳温度范围的上限。若发生这种温度变化，则在切削工具的基材侧与表面侧膜质出现差异，不能获得与膜厚相应的切削性能。并且，当基材侧的膜质变差时，也会成为涂膜剥离的原因。
并且，由于一边输送托盘一边形成涂膜，因此在托盘的前侧的切削工具与末尾侧的切削工具中成膜时出现温度差，容易出现膜质的差异。即，由于在同一产品内切削性能出现差异，因此当决定产品的推荐切削条件时，只能根据性能最差的涂膜来决定。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种能够以适当的温度条件形成涂膜的带涂膜切削工具的成膜装置及切削工具用涂膜的成膜方法。
根据本发明的第1方式，提供一种带涂膜切削工具的成膜装置，所述成膜装置具备在切削工具上形成涂膜的成膜室、经由真空阀分别与所述成膜室连结的预处理室及后处理室、及从所述预处理室经由所述成膜室向所述后处理室输送所述切削工具的输送路径，且所述成膜装置为使用沿输送方向以竖立姿势配置有支撑所述切削工具的多个杆的输送载体的直列式的成膜装置，其中，所述成膜室具备在所述切削工具上形成所述涂膜的成膜区域、沿所述输送路径输送所述输送载体并使其通过所述成膜区域的输送装置、沿载体输送方向与所述成膜区域相邻配置且对所述切削工具进行加热的加热区域、及在所述成膜区域与所述真空阀之间收容所述输送载体的载体待机区域。
也可以是如下结构，即，在所述成膜区域以隔着所述输送载体的输送路径的方式设置有多个靶，在所述加热区域以隔着所述输送载体的输送路径的方式设置有多个加热装置。
也可以是如下结构，即，在所述载体输送方向上的所述成膜区域的两侧分别设置有所述加热区域。
也可以是如下结构，即，沿所述载体输送方向设置有多个所述成膜区域。
也可以是如下结构，即，在多个所述成膜区域的所述载体输送方向的两侧分别设置有所述加热区域。
也可以是如下结构，即，沿所述载体输送方向交替配置有多个所述加热区域及多个所述成膜区域，在所述载体输送方向上的所述成膜区域的两侧分别配置有所述加热区域。
也可以是如下结构，即，设置在一个或多个所述成膜区域的两侧的两个所述加热区域之间的长度小于所述输送载体的所述输送方向的长度。
也可以是如下结构，即，沿所述输送方向连续配置的多个所述成膜区域的数量为三个以下。也可以是如下结构，即，沿所述输送方向连续配置的多个所述成膜区域的数量为两个以下。
也可以是如下结构，即，在所述输送载体上设置有使所述切削工具旋转的旋转机构。
也可以是如下结构，即，在所述加热区域与所述真空阀之间设置有收容至少一个所述输送载体的载体待机区域。
也可以是如下结构，即，所述加热区域的所述输送方向的宽度小于所述输送载体的所述输送方向的长度。
根据本发明的第2方式，提供一种切削工具用涂膜的成膜方法，其使用直列式的成膜装置而在所述切削工具的表面形成涂膜，所述成膜装置具备在切削工具上形成涂膜的成膜室、经由真空阀分别与所述成膜室连结的预处理室及后处理室、及从所述预处理室经由所述成膜室向所述后处理室输送所述切削工具的输送路径，且所述成膜装置为使用沿输送方向以竖立姿势配置有支撑所述切削工具的多个杆的输送载体的直列式的成膜装置，其中，所述切削工具用涂膜的成膜方法包含以下步骤：将所述切削工具搭载于输送载体上；向所述成膜室搬入所述输送载体；及在所述成膜室内沿所述输送路径输送所述输送载体，并且使其依次通过对所述切削工具进行加热的加热区域及形成所述涂膜的成膜区域。
也可以是如下方法，即，在所述加热区域从隔着所述输送路径的两侧对所述切削工具进行加热，在所述成膜区域从隔着所述输送路径的两侧进行所述涂膜的成膜。
也可以是如下方法，即，对所述成膜区域在所述输送载体的输送方向的两侧分别配置所述加热区域，并使所述输送载体相对于包含多个所述加热区域及所述成膜区域的区域往复移动，以在所述切削工具上形成多层的涂膜。
也可以是如下方法，即，沿所述输送载体的输送方向配置多个所述成膜区域，并使所述输送载体依次通过多个所述成膜区域，以在所述切削工具上形成多层的所述涂膜。
也可以是如下方法，即，使所述输送载体沿所述输送载体的输送方向交替通过多个所述加热区域及多个所述成膜区域。
也可以是如下方法，即，使所述切削工具在所述输送载体上旋转并且进行所述涂膜的成膜。
根据本发明，能够提供一种能够以适当的温度条件形成涂膜的带涂膜切削工具的成膜装置及切削工具用涂膜的成膜方法。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的成膜装置的内部结构的侧视图。
图2是表示第1实施方式所涉及的成膜装置的内部结构的俯视图。
图3是表示切削工具的支撑方式的图。
图4是表示成膜室内的切削工具W的温度变化的说明图。
图5是表示第2实施方式所涉及的成膜装置的内部结构的侧视图。
图6是表示第2实施方式所涉及的成膜装置的内部结构的俯视图。
图7A是成膜室内的涂布工序的说明图。
图7B是成膜室内的涂布工序的说明图。
图7C是成膜室内的涂布工序的说明图。
图8A是成膜室内的涂布工序的说明图。
图8B是成膜室内的涂布工序的说明图。
图8C是成膜室内的涂布工序的说明图。
图9A是成膜室内的涂布工序的说明图。
图9B是成膜室内的涂布工序的说明图。
图9C是成膜室内的涂布工序的说明图。
图10A是成膜室内的涂布工序的说明图。
图10B是成膜室内的涂布工序的说明图。
图11是表示输送载体上的各部位的温度变化及涂膜的形成状态的说明图。
图12是表示第3实施方式所涉及的成膜装置的内部结构的侧视图。
图13是表示第3实施方式所涉及的成膜装置的内部结构的俯视图。
图14是表示第4实施方式所涉及的成膜装置的内部结构的侧视图。
图15是表示第4实施方式所涉及的成膜装置的内部结构的俯视图。
图16A是表示变形例所涉及的成膜装置的示意图。
图16B是表示变形例所涉及的成膜装置的示意图。
具体实施方式
以下，参考附图对实施方式所涉及的成膜装置及成膜方法进行说明。
(第1实施方式)
图1是表示第1实施方式所涉及的成膜装置的内部结构的侧视图。图2是表示第1实施方式所涉及的成膜装置的内部结构的俯视图。
本实施方式的成膜装置100为输送搭载有切削工具W的输送载体80且对切削工具W实施成膜处理的直列式的成膜装置。
如图1所示，输送载体80具有矩形框状的框架81及在框架81的框内以竖立姿势配置的多根(图示中为五根)杆82。在每个杆82上插通支撑有涂膜(切削工具用涂膜)形成对象即切削工具W。
在此，图3是表示切削工具W的支撑方式的图。在杆82上以相邻切削工具W之间夹着圆管状的间隔件S的状态配置有多个切削工具W。杆82围绕轴旋转自如。在框架81中设置有使杆82旋转的未图示的旋转机构。作为使杆82旋转的机构，可例示设置有随着输送载体80的移动而旋转的驱动齿轮并从该驱动齿轮向杆82传递驱动力的结构。
在本实施方式中，切削工具W为可转位刀片式切削工具中所使用的切削刀片。切削刀片为由硬质合金等硬质材料形成的多边形板状的部件，并形成有用于安装于切削工具主体上的圆形的安装孔。如图3所示，在本实施方式中，在切削刀片即切削工具W的安装孔h中插通杆82。
如图1及图2所示，成膜装置100具备预处理室11、成膜室12及后处理室13。预处理室11与成膜室12经由真空阀52连结，成膜室12与后处理室13通过真空阀53连结。在预处理室11中设置有用于向成膜装置100内导入输送载体80的入口侧闸阀51。在后处理室13中设置有用于排出输送载体80的出口侧闸阀54。
在预处理室11、成膜室12及后处理室13的底部侧铺设有并列设置有多个输送辊的辊式输送机(输送装置)31～33。输送载体80在辊式输送机31～33上被输送。在本实施方式中，由输送载体80在辊式输送机31～33上所经过的路径构成直线状的载体输送路径T。搭载有切削工具W的输送载体80沿载体输送路径T依次被输送至预处理室11、成膜室12及后处理室13。
返回到图1，在预处理室11中连接有真空泵14及大气开放阀28。在预处理室11的内部设置有用于对切削工具W与输送载体80一同进行加热的加热器21A及加热器21B。本实施方式的情况下，从输送载体80的两侧通过加热器21A及21B对切削工具W进行加热。加热器21A、21B在载体输送方向(图示Y方向)上具有与输送载体80的长度相同程度的宽度。并且，在铅垂方向(图示Z方向)上具有与输送载体80的保持有切削工具W的区域相同程度的高度。即，加热器21A、21B能够同时加热输送载体80上的所有切削工具W。
在成膜室12中连接有真空泵15、气源26及偏置电源17。在成膜室12的内部沿载体输送路径T依次配置有载体待机区域C1、加热区域H、成膜区域D及载体待机区域C2。
另外，本说明书中“成膜区域”是指具备如下功能的成膜室内的区域：在切削工具W的表面形成单一涂膜层。因此，即使变更靶数及靶的配置状态的情况下，只要通过这些靶能够在切削工具W的表面形成单一涂膜层，也是一个“成膜区域”。例如，在成膜区域D中可以沿载体输送方向(Y方向)排列配置有多个相同种类的靶。
载体待机区域C1为在加热区域H的近前侧临时停止输送载体80的区域。载体待机区域C2为临时停止涂膜形成后的输送载体80的区域。载体待机区域C1以在真空阀52与成膜区域D之间能够收容输送载体80的长度来形成。载体待机区域C1优选以在真空阀52与加热区域H之间能够收容输送载体80的长度来形成。载体待机区域C2以在成膜区域D与真空阀53之间能够收容输送载体80的长度来形成。
加热区域H为对将要进入成膜区域D之前的切削工具W进行加热的区域。在加热区域H以隔着载体输送路径T的方式设置有加热器(加热装置)22A及加热器(加热装置)22B。本实施方式的情况下，通过使输送载体80通过加热器22A、22B之间来对切削工具W进行加热。因此，加热器22A、22B的载体输送方向(Y方向)的宽度短于输送载体80的长度(Y方向长度)。另一方面，加热器22A、22B的高度(Z方向长度)为与输送载体80的保持有切削工具W的区域相同程度的高度。
成膜区域D为对切削工具W进行利用电弧离子镀法的涂布处理的区域。本实施方式的情况下，在成膜区域D配置有四个靶。如图2所示，隔着载体输送路径T相互对置地配置有一对靶23A、23B。如图1所示，在靶23A的铅垂下方(-Z方向)配置有靶24A。虽然未图示，但在靶23B的铅垂下方也配置有与靶24B对置的靶。
另外，在本实施方式中，通过设置多个圆形靶而形成成膜区域D，但对靶的形状并无特别限定。例如，也可在成膜室12的上下方向(图示Z方向)上使用长边的长方形靶。并且，也可在成膜室12的上下方向上排列配置三个以上的靶。
在成膜区域D还设置有向靶(23A、23B、24A)供给电弧放电电力的省略图示的电弧电源。在输送载体80至少位于成膜区域D时，偏置电源17经由输送载体80对切削工具W施加偏置电压。
在后处理室13中连接有真空泵16、大气开放阀29及气源27。后处理室13为冷却涂布处理后的切削工具W及输送载体80的冷却室。气源27将载体冷却用的冷却气体供给至后处理室13内。
接着，对使用本实施方式的成膜装置100的成膜方法进行说明。
首先，如图1所示，在输送载体80上搭载切削工具W。此时，成膜装置100中，真空阀52、53为封闭状态，预处理室11、成膜室12及后处理室13保持规定的真空状态(例如1×10- 5Pa左右)。
接着，打开预处理室11的大气开放阀28，使预处理室11的室内成为大气压。然后，在预处理室11的室内为大气压的状态下开放入口侧闸阀51，并将输送载体80搬入预处理室11内。输送载体80停止在所搭载的切削工具W正对加热器21A、21B的位置。然后，封闭入口侧闸阀51。接着，打开真空泵14而对预处理室11内进行排气直至达到规定的真空度(例如1×10-3Pa左右)。
若预处理室11内达到了规定的真空度，则接着打开加热器21A、21B而对切削工具W与输送载体80进行加热直至达到规定温度。在本实施方式中，可通过加热器21A、21B从两侧对切削工具W均匀地加热。在该加热处理中，可使切削工具W围绕杆82的轴旋转。
若将切削工具W加热至规定温度，则接着开放真空阀52。然后，将输送载体80从预处理室11移动到成膜室12。输送载体80停止在成膜室12内的载体待机区域C1。在搬入输送载体80后，封闭真空阀52。然后，为了在预处理室11中搬入下一个输送载体80，打开大气开放阀28以使预处理室11恢复大气压。然后，开放入口侧闸阀51而搬入下一个输送载体80，并重复上述工作。
接着，在成膜室12中，实行对切削工具W的涂布处理。
在此，图4是表示成膜室12内的切削工具W的温度变化的说明图。以下，参考图1、2、4进行说明。
在成膜室12中，在使输送载体80在载体待机区域C1待机的状态下，打开加热器22A、22B。然后，开始输送载体80向加热区域H侧的输送。输送载体80上的切削工具W通过加热区域H时由加热器22A、22B进行加热。如图4所示，切削工具W在通过加热区域H的后端(+Y方向端)为止的期间被加热至适合涂布的温度(高于下限温度T2的温度)。
因此，加热器22A、22B的宽度(Y方向长度)设为能够在切削工具W通过加热区域H的期间对切削工具W以所希望的升温速度加热至设定温度的长度。
加热器22A、22B只要能够调整将要成膜之前的切削工具W的温度即可，若过度加大宽度则能量消耗较大。并且，若通过加大加热器22A、22B的宽度而过于接近真空阀52，则因热量而有可能破坏真空阀52的工作稳定性。因此，加热器22A、22B的宽度从能量效率、真空阀52的稳定工作的观点考虑，优选设为短于输送载体80的宽度(Y方向长度)。
在输送载体80的前端从加热区域H脱出之前，将成膜区域D设成对切削工具W能够成膜的状态。具体而言，从偏置电源17经由框架81对切削工具W施加规定(例如-300V)的偏置电压。并且，工艺气体从气源26供给至成膜室12内，并被控制成在靶23A、23B、24A的表面产生电弧放电的压力条件(例如0.3～1Pa)。
切削工具W在加热区域H被加热至规定温度后，连续通过成膜区域D。切削工具W通过成膜区域D时，在切削工具W的表面形成所希望的组成的涂膜。例如，当作为靶使用Ti靶，作为工艺气体使用含N2气体时，在切削工具W的表面形成TiN膜。涂膜的膜厚及其均匀性可通过偏置电压、压力、输送载体80的输送速度及切削工具W的转速等来控制。
在输送载体80通过成膜区域D后，停止对切削工具W施加偏置电压及电弧放电。输送载体80停止在成膜室12的载体待机区域C2。如图4所示，切削工具W的表面温度在成膜中也持续上升，但若切削工具W从成膜区域D脱出而结束成膜，则温度开始下降。
接着，开放成膜室12与后处理室13之间的真空阀53，并将输送载体80送出至后处理室13。若输送载体80搬入至后处理室13，则封闭真空阀53。在该输送工作中，可同时进行开放成膜室12与预处理室11之间的真空阀52并将下一个输送载体80搬入成膜室12内的工作。
在后处理室13中，将从成膜室12搬入的输送载体80停止于室内并进行冷却。冷却处理以从气源27向室内供给冷却气体并且维持规定时间及压力的方式进行。作为冷却气体可使用惰性气体。
若冷却处理结束，则打开大气开放阀29，使后处理室13内恢复大气压。然后，开放出口侧闸阀54，将输送载体80从后处理室13搬出。在搬出输送载体80后，在后处理室13中通过真空泵16进行排气工作。然后，后处理室13维持规定的真空度(例如1×10-3Pa)直至搬入下一个输送载体80为止。
本实施方式的成膜装置100的预处理室11、成膜室12及后处理室13可设为分别收容有一个输送载体80的状态。在该状态下，能够同时进行预处理室11中的加热处理、成膜室12中的涂布处理及后处理室13中的冷却处理。通过如此方式重复进行输送载体80的输送及各室中的加热、涂布、冷却处理，能够有效地对切削工具W实施涂布。
根据以上说明的第1实施方式的成膜装置100，通过在成膜室12的成膜区域D的载体输送方向近前侧(图示-Y方向侧)设置有加热区域H，能够将切削工具W在将要成膜之前加热至规定温度。由此，能够将输送载体80整体的切削工具W在将要涂布之前调整为恒定的温度。
假如，当成膜室12中没有设置加热区域H时，在预处理室11中刚被加热后的输送载体80上的切削工具W温度大致均匀，但输送载体80的前侧的切削工具W与末尾侧的切削工具W，在被加热后进入成膜区域D为止存在时间差。因此，输送载体80的前侧的切削工具W与末尾侧的切削工具W在成膜温度上出现差异而可能影响涂膜的膜质。
相对于此，在本实施方式的成膜装置100中，通过在加热区域H进行加热，能够使所有切削工具始终以恒定的温度进入成膜区域D。因此，能够在恒定温度条件下进行涂布处理，因此能够抑制在每个切削工具W中出现的涂膜的质量偏差，并能够以好的成品率来形成涂膜。
并且，在成膜室12中不设置加热区域H时，如作为图4的“对照方式”所示，成膜开始时温度较低，且因成膜区域D的电弧放电及偏压的施加而导致的发热切削工具W的温度急剧上升。因此，成膜初期在低温条件下形成涂膜而可能形成粘附性或膜质较差的涂膜。
相对于此，本实施方式中，从成膜初期至最后能够以最佳温度来进行涂布，从而能够形成高质量的涂膜。
并且，在本实施方式中，输送载体80的多个杆82沿载体输送方向以竖立姿势排列，切削工具W被杆82支撑。由此，通过成膜区域D的切削工具W与靶(23A、23B、24A)之间的距离大致保持恒定。因此，在每个切削工具W中，除了成膜温度其他成膜条件也大致恒定。其结果，能够在膜厚方向上形成更均质的涂膜。
并且，在本实施方式中，在与成膜区域D相邻的位置上设置有加热区域H，因此即使在停止成膜区域D的电弧放电的期间，也能够通过加热区域H的热量维持一定程度的气氛温度。由此，靶23A、23B、24A的表面温度不易下降，因此电弧放电停止期间，在靶表面难以附着N2等气体。其结果，重新开始成膜时能够抑制放电状态及膜质中不良状况的发生。
(第2实施方式)
接着，对第2实施方式所涉及的成膜装置进行说明。另外，对与第1实施方式通用的结构适当省略说明。
图5是表示第2实施方式所涉及的成膜装置的内部结构的侧视图。图6是表示第2实施方式所涉及的成膜装置的内部结构的俯视图。
本实施方式的成膜装置200在其基本结构上与第1实施方式的成膜装置100通用，在具备两个加热区域H1、H2这一点上与成膜装置100不同。
如图5及图6所示，成膜装置200具备预处理室11、成膜室212及后处理室13。预处理室11与成膜室212经由真空阀52连结，成膜室212与后处理室13经由真空阀53连结。预处理室11及后处理室13的结构与第1实施方式相同。
在成膜室212中连接有真空泵15、气源26及偏置电源17。在成膜室212的内部沿载体输送路径T依次配置有载体待机区域C1、加热区域H1、成膜区域D、加热区域H2及载体待机区域C2。载体待机区域C1、C2及成膜区域D的结构与第1实施方式通用。
本实施方式中，在成膜区域D的两侧设置有两个加热区域H1、H2。
加热区域H1相对于成膜区域D设置在载体待机区域C1侧(图示-Y方向侧)。在加热区域H1以隔着载体输送路径T的方式设置有加热器22A、22B。加热器22A、22B对从载体待机区域C1输送到成膜区域D的输送载体80进行加热。
加热区域H2相对于成膜区域D设置在载体待机区域C2侧(图示+Y方向侧)。在加热区域H2以隔着载体输送路径T的方式设置有加热器(加热装置)25A及加热器(加热装置)25B。加热器25A、25B对从载体待机区域C2输送到成膜区域D的输送载体80进行加热。
本实施方式的情况下，加热区域H1、H2也对输送中的输送载体80进行加热。因此，加热器22A、22B、25A、25B的载体输送方向(Y方向)的宽度短于输送载体80的长度(Y方向长度)。另一方面，加热器22A、22B的高度(Z方向长度)为与输送载体80的保持有切削工具W的区域相同程度的高度。
在具备以上结构的本实施方式的成膜装置200中，通过在载体待机区域C1与载体待机区域C2之间往复移动输送载体80而使其通过成膜区域D，由此能够对输送载体80上的切削工具W连续地成膜涂膜。
以下，参考附图对本实施方式的成膜装置200中的涂布处理进行说明。
另外，预处理室11及后处理室13的工作与第1实施方式相同，因此以下仅对成膜室212中的涂布工序进行说明。
图7A至图10B是成膜室212中的涂布工序的说明图。图11是表示输送载体80上的各部位的温度变化及涂膜的形成状态的说明图。
图7A至图10B中，在图示左侧示出了输送载体80与加热区域H1、H2及成膜区域D之间的位置关系。在图7A至图10B的图示右侧示出了输送载体80的各部位的切削工具W的温度。
在图7A至图10B所示的输送载体80中，将输送载体80在从载体待机区域C1朝向载体待机区域C2的方向上的前位置规定为第1位置80a，将中间位置规定为第2位置80b，将末尾规定为第3位置80c。图中，以圆圈包围字母“a”的标识(称为标识a。)表示第1位置80a，以圆圈包围字母“b”的标识(称为标识b。)表示第2位置80b，以圆圈包围字母“c”的标识(标识c)表示第3位置80c。
并且，在图7A至图10B的图示右侧的温度图表中使用上述的标识a、b、c表示第1位置80a、第2位置80b及第3位置80c上的相对温度关系。并且，温度图表所示的“涂布温度上下限范围”为能够形成膜质及粘附性优异的涂膜的切削工具W的温度范围。例如，TiN涂膜的情况下，为500℃～600℃的范围。
首先，如图7A所示，从预处理室11被搬入且停止在载体待机区域C1的输送载体80开始向成膜区域D输送。此时，第1位置80a～第3位置80c维持均匀的温度。并且，加热区域H1的加热器22A、22B及加热区域H2的加热器25A、25B开始工作。另一方面，成膜区域D为工作停止状态。
如图7B所示，从开始输送后到输送载体80进入加热区域H1为止，输送载体80各位置的温度不会变化。
接着，如图7C所示，若输送载体80进入加热区域H1，则通过加热器22A、22B切削工具W被加热，前侧的第1位置80a的温度上升。第1位置80a的切削工具W在第1位置80a通过加热区域H1的期间被加热至适合形成涂膜的温度范围的至少下限值以上的温度。并且，第1位置80a脱出加热区域H1之前，开始成膜区域D的电弧放电，成膜区域D成为可成膜的状态。
若进一步输送输送载体80，则如图8A所示，第1位置80a进入成膜区域D，并在切削工具W上形成涂膜。此时，第2位置80b进入加热区域H1，并在通过加热区域H1的期间，第2位置80b的切削工具W也被加热至适合成膜的温度。
接着，如图8B所示，第2位置80b进入成膜区域D，并实施对第2位置80b的切削工具W的成膜。此时，末尾侧的第3位置80c进入加热区域H1，并在通过加热区域H1的期间，第3位置80c的切削工具W也被加热至适合成膜的温度。另一方面，输送载体80的第1位置80a通过成膜区域D而进入加热区域H2。此时，加热区域H2的加热器25A、25B也开始工作，因此第1位置80a的温度维持在适合成膜的范围内。
接着，如图8C所示，第3位置80c进入成膜区域D，并实施对第3位置80c的切削工具W的成膜。第2位置80b在加热区域H2中被加热，并维持在适合成膜的温度范围内。
另一方面，第1位置80a通过加热区域H2而位于载体待机区域C2内，因此温度下降。
接着，在第3位置80c到达成膜区域D内的规定位置的时刻，输送载体80的输送方向发生反转。即，输送载体80的输送方向变更为从载体待机区域C2朝向载体待机区域C1的方向。此时，加热区域H1、H2及成膜区域D并不停止而维持工作状态。
另外，输送载体80的行进方向的切换可在第3位置80c脱出成膜区域D的时刻进行。
若输送载体80的输送方向反转，则接着进行第3位置80c上的涂膜的形成。第3位置80c在加热区域H2的近前侧进行反转，因此温度几乎没有变化时再次进入成膜区域D并以适合成膜的温度再进行成膜。并且此时，第2位置80b在加热区域H2中被加热。
接着，若输送载体80向载体待机区域C1侧移动，则如图9A所示，第2位置80b进入成膜区域D。第2位置80b在加热区域H2中已被加热，因此以适当的温度条件形成涂膜。此时，第1位置80a位于加热区域H2，并通过加热器25A、25B被加热。第1位置80a的温度在图8C所示的时刻已下降，但在加热区域H2中再次被加热而恢复到适合成膜的温度。
接着，输送载体80再向载体待机区域C1侧移动，如图9B所示，第1位置80a进入成膜区域D。第1位置80a在加热区域H2中已被加热，因此以适当的温度条件形成涂膜。此时，第2位置80b位于加热区域H1，并通过加热器22A、22B被加热。另一方面，第3位置80c脱出加热区域H1而位于载体待机区域C1，因此温度下降。
接着，在第1位置80a到达成膜区域D内的规定位置的时刻，输送载体80的输送方向发生反转。即，输送载体80的输送方向再次成为从载体待机区域C1朝向载体待机区域C2的方向。加热区域H1、H2及成膜区域D并不停止而维持工作状态。
另外，输送载体80的行进方向的切换可在第1位置80a脱出成膜区域D的时刻进行。
若输送载体80的输送方向反转，则接着进行第1位置80a上的涂膜的形成。第1位置80a在加热区域H1的近前侧进行反转，因此温度几乎没有变化时再次进入成膜区域D，并以适合成膜的温度再进行成膜。并且此时，第2位置80b在加热区域H1中被加热。
接着，若输送载体80向载体待机区域C2侧移动，则如图9C所示，第2位置80b进入成膜区域D。第2位置80b在加热区域H1中已被加热，因此以适当的温度条件形成涂膜。此时，第3位置80c位于加热区域H1，并通过加热器22A、22B被加热。第3位置80c的温度在图9B所示的时刻已下降，但在加热区域H1中再次被加热而恢复到适合成膜的温度。
接着，输送载体80进一步向载体待机区域C2侧移动，如图10A所示，第3位置80c进入成膜区域D。第3位置80c在加热区域H1中已被加热，因此以适当的温度条件形成涂膜。此时，第2位置80b在加热区域H2中已被加热，因此维持温度。另一方面，第1位置80a脱出加热区域H2而位于载体待机区域C2，因此温度下降。
接着，输送载体80输送至载体待机区域C2。第2位置80b、第3位置80c在通过加热区域H2的期间维持温度，但若进入载体待机区域C2则温度开始下降。
通过以上工序，结束成膜室212中的涂布处理。
涂布处理后，输送载体80搬出至后处理室13，以供进行冷却处理。
本实施方式的情况下，如图8C及图9B所示，在输送载体80的第2位置80b位于加热区域H2或加热区域H1内，并且输送载体80的末尾位于成膜区域D内的时刻切换行进方向。因此，如图11所示，第2位置80b(标识b)的温度始终维持适当的温度范围。另一方面，第1位置80a与第3位置80c在成膜中行进方向发生反转。因此，若观察整个涂布处理，则第1位置80a(标识a)及第3位置80c(标识c)进行两次成膜，与进行三次成膜的第2位置80b相比成膜次数少。
因此，如图11所示，通过调整输送载体80的行进方向的切换时间能够调整膜厚分布。具体而言，对于第1位置80a、第3位置80c在成膜期间中的切换，通过加长输送载体80的停止时间，加长第1位置80a及第3位置80c的成膜时间。或者，通过提高第2位置80b通过成膜区域D时的输送载体80的输送速度，缩短第2位置80b的成膜时间。通过这种操作，例如若将第1位置80a及第3位置80c的成膜时间设为第2位置80b的成膜时间的1.5倍，则对整个输送载体80能够以均匀的膜厚形成涂膜。
另外，在以上说明中，对将输送载体80转换两次方向并使其通过三次成膜区域D的情形进行了说明，但输送载体80的往复移动可根据所需的重复次数来实行。
如以上详细进行的说明，根据本实施方式的成膜装置200，能够在成膜室212中往复移动输送载体80而使其多次通过成膜区域D。由此，能够有效形成所希望的膜厚的涂膜。
并且，在本实施方式中，在成膜区域D的两侧配置有加热区域H1、H2。由此，从载体待机区域C1进入成膜区域D的输送载体80在刚被加热区域H1加热后进行涂布处理，从载体待机区域C2进入成膜区域D的输送载体80在刚被加热区域H2加热后进行涂布处理。即，能够将在成膜区域D中进行涂布处理的切削工具W始终保持适当的温度条件。因此，根据本实施方式，能够在切削工具W上连续层叠膜质优异的涂膜。
在本实施方式中，能够再次提高如图8C所示的第1位置80a及图9B所示的第3位置80c那样露出到加热区域H1、H2的外侧而下降的温度，从而能够以最佳的温度条件形成层叠结构的涂膜的各层。
相对于此，假若未设置加热区域H1、H2，则露出到成膜区域D的外侧的切削工具W的温度将会大幅下降，无法再提高温度。因此，接下来的成膜必定在切削工具W的温度下降的状态下开始。这样一来，在层叠结构的涂膜中将会包含不是在最佳温度条件下进行成膜的层。
并且，在本实施方式中，通过加热区域H1、H2的温度设定，能够自如地控制成膜时的切削工具W的温度。
如图4的“对照方式”所示，当成膜室中没有加热区域时，若使切削工具W进入成膜区域D，则温度急剧上升，而在某温度范围上升缓慢。即，由偏置电压等成膜条件决定切削工具W的温度，从而几乎不能控制该切削工具W的温度。
相对于此，本实施方式中，成膜前必定通过加热区域H1或加热区域H2，因此能够使切削工具W以调整为规定的温度的状态进入成膜区域D。然而，即使进行这种温度控制后进入成膜区域D，在成膜区域D内切削工具W的温度也会上升。因此，采用如下方式：提高输送载体80的输送速度，并在切削工具W的温度过度上升之前使输送载体80通过成膜区域D。由此，能够将切削工具W的温度控制在规定的范围内。
如此，根据本实施方式，无需变更偏置电压等成膜条件，能够使切削工具W以任意的温度来通过成膜区域D。因此，根据本实施方式，能够以与所涂布的膜的种类相应的适当的成膜条件且温度条件来层叠涂膜。
(第3实施方式)
接着，对第3实施方式所涉及的成膜装置进行说明。另外，对与第1实施方式或第2实施方式通用的结构适当省略说明。
图12是表示第3实施方式所涉及的成膜装置的内部结构的侧视图。图13是表示第3实施方式所涉及的成膜装置的内部结构的俯视图。
本实施方式的成膜装置300在其基本结构上与第2实施方式的成膜装置200通用，在具备两个成膜区域D1、D2及三个加热区域H1、H2、H3这一点上与成膜装置200不同。
如图12及图13所示，成膜装置300具备预处理室11、成膜室312及后处理室13。预处理室11与成膜室312经由真空阀52连结，成膜室312与后处理室13经由真空阀53连结。预处理室11及后处理室13的结构与第1实施方式通用。
在成膜室312中连接有真空泵15、气源26及偏置电源17。在成膜室312的内部沿载体输送路径T依次配置有载体待机区域C1、加热区域H1、成膜区域D1、加热区域H2、成膜区域D2、加热区域H3及载体待机区域C2。载体待机区域C1、C2及加热区域H1、H2的结构与第2实施方式通用。并且，成膜区域D1的结构与第2实施方式的成膜区域D通用。
在本实施方式中，在加热区域H2的载体待机区域C2侧设置有成膜区域D2及加热区域H3。
成膜区域D2在基本结构上与图1等所示的成膜区域D通用。即，在成膜区域D2配置有四个靶。如图12所示，在铅垂方向(Z方向)上排列配置有两片靶33A、34A。如图13所示，在隔着载体输送路径T在X方向上与靶33A对置的位置配置有靶33B。而且，虽然省略图示，但在与靶34A对置的位置配置有相同种类的靶。
在成膜区域D2还设置有对靶(33A、33B、34A)供给电弧放电电力的省略图示的电弧电源。在输送载体80至少位于成膜区域D1、D2时，偏置电源17经由输送载体80对切削工具W施加偏置电压。
加热区域H3相对于成膜区域D2设置在载体待机区域C2侧(图示+Y方向侧)。在加热区域H3设置有加热器(加热装置)35A及加热器(加热装置)35B。加热器35A、35B隔着载体输送路径T对置配置。加热器35A、35B对从载体待机区域C2向成膜区域D2输送的输送载体80进行加热。
加热区域H3对输送中的输送载体80进行加热。因此，加热器35A、35B的载体输送方向(Y方向)的宽度短于输送载体80的长度(Y方向长度)。另一方面，加热器35A的高度(Z方向长度)为与输送载体80的保持有切削工具W的区域相同程度的高度。
在具备以上结构的本实施方式的成膜装置300中，通过设置有两个成膜区域D1、D2，能够在切削工具W上层叠不同种类的涂膜。并且，与第2实施方式的成膜装置200同样地，通过在载体待机区域C1与载体待机区域C2之间往复移动输送载体80而使其通过成膜区域D1或D2，能够对输送载体80上的切削工具W连续成膜涂膜。
例如，当在切削工具W上形成相互不同组成的第1涂膜与第2涂膜时，可通过如下成膜方法来形成。
首先，第1涂膜使用成膜区域D1来形成。在这种情况下，将加热区域H1、H2及成膜区域D1设为工作状态，将加热区域H3及成膜区域D2设为停止状态。然后，使输送载体80在包含从加热区域H1到加热区域H2为止的区域的范围往复移动而多次通过成膜区域D1，由此形成第1涂膜。
接着，使用成膜区域D2在第1涂膜上形成第2涂膜。在这种情况下，将加热区域H2、H3及成膜区域D2设为工作状态，将加热区域H1及成膜区域D1设为停止状态。然后，使输送载体80在包含从加热区域H2到加热区域H3为止的范围往复移动而多次通过成膜区域D2，由此形成第2涂膜。
如上所述，能够使用一个成膜室312，在切削工具W上层叠多个不同种类的涂膜。本实施方式的情况下，无需将切削工具W拿到大气中而能够层叠多种涂膜，因此能够有效进行涂布处理，并且能够获得层间粘附性也优异的涂膜。
另外，以改变成膜区域D1、D2的温度为目的，可分别设定加热区域H1、H2的设定温度及加热区域H2、H3的设定温度。由此，能够将成膜区域D1中的成膜温度及成膜区域D2中的成膜温度分别设定为最佳条件，并且能够获得膜质优异的层叠结构的涂膜。
并且，在成膜装置300中，也可在成膜区域D1、D2中形成同一组成的涂膜。
并且，也可将成膜区域D1、D2中的一个用作对切削工具W碰撞高速的金属离子以除去表面的氧化物的轰击区域。通常，轰击处理与涂布处理的压力、偏压等条件不同，因此在不同的室中进行轰击处理与涂布处理。本实施方式的情况下，通过设置加热区域H1～H3，能够从成膜初期开始在最佳温度条件下形成涂膜。因此，即使在与涂布处理相同的成膜室312内进行轰击处理，也不会降低粘附性及膜质，并能够形成涂膜。因此，根据本实施方式，与设置有轰击室的情形相比能够缩短成膜装置。
(第4实施方式)
接着，对第4实施方式所涉及的成膜装置进行说明。
第4实施方式为第3实施方式的变形例，对与第3实施方式通用的结构适当省略说明。
图14是表示第4实施方式所涉及的成膜装置的内部结构的侧视图。图15是表示第4实施方式所涉及的成膜装置的内部结构的俯视图。
本实施方式的成膜装置400为在第3实施方式的成膜装置300中省略加热区域H2并且缩小成膜区域D1、D2的间隔的形态。
如图14及图15所示，成膜装置300具备预处理室11、成膜室412及后处理室13。预处理室11与成膜室312经由真空阀52连结，成膜室312与后处理室13经由真空阀53连结。预处理室11及后处理室13的结构与第1实施方式通用。
在成膜室412中连接有真空泵15、气源26及偏置电源17。在成膜室312的内部沿载体输送路径T依次配置有载体待机区域C1、加热区域H1、成膜区域D1、成膜区域D2、加热区域H3及载体待机区域C2。载体待机区域C1、C2、成膜区域D1、D2及加热区域H1、H3的结构均与第3实施方式通用。
在本实施方式的成膜装置400中，也能够在切削工具W上层叠形成不同种类的涂膜。例如，当形成由第1涂膜及第2涂膜构成的层叠膜时，第1涂膜使用加热区域H1、H3及成膜区域D1来形成，第2涂膜使用加热区域H1、H3及成膜区域D2来形成。并且，与第3实施方式同样地，也可将成膜区域D1、D2中的一个用作轰击区域。
在本实施方式的成膜装置400中，通过省略加热区域H2，与第3实施方式的成膜装置300相比，能够缩短成膜室412的长度，并能够实现成膜装置的小型化。配置于2个加热区域H1、H3之间的成膜区域整体上优选抑制在与输送载体80的宽度(Y方向长度)相等或其以下的长度。由此，能够容易地以维持最佳温度条件的状态形成涂膜。
并且，在本实施方式中，可在两个加热区域H1、H3之间设置三个以上的成膜区域。但是，当在加热区域H1、H3之间配置宽大的成膜区域时，在由加热区域H1、H3被加热后到成膜为止的期间温度下降，或因偏压导致温度上升而容易脱离最佳温度条件。因此，配置于两个加热区域之间的成膜区域的数量优选为三个以下，更优选为两个以下。
(变形例)
图16A是表示第1变形例所涉及的成膜装置的示意图。
图16A所示的成膜装置301为在第3实施方式的成膜装置300中变更加热区域及成膜区域的配置方式的结构。图16A中通过适当省略说明时不必要的构成部件来示出。
成膜装置301中，在加热区域H2与加热区域H3之间，如第4实施方式那样配置有多个成膜区域D2、D3。在这种情况下，也可将成膜区域D1～D3中的一个用作轰击区域。
图16B是表示第2变形例所涉及的成膜装置的示意图。
图16B所示的成膜装置302为在第3实施方式的成膜装置300中变更了加热区域及成膜区域的配置方式的结构。图16B中也通过适当省略说明时不必要的构成部件来示出。
在成膜装置302中，具有四个加热区域H1～H4及四个成膜区域D1～D4。在加热区域H1与加热区域H2之间配置有成膜区域D1。在加热区域H2与加热区域H3之间配置有成膜区域D2、D3。在加热区域H3与加热区域H4之间配置有成膜区域D4。在这种情况下，也可将成膜区域D1～D4中的一个用作轰击区域。
在第2变形例中，对于由两个加热区域夹住的成膜区域，将其成膜区域整体的长度优选设为与输送载体80的宽度(Y方向长度)相等或其以下的长度。具体而言，对于由图16B所示的两个个加热区域H2、H3夹住的成膜区域D2、D3，将成膜区域D2、D3的合计长度(载体输送方向上的整体长度)优选设为与输送载体80的宽度相等或其以下的长度。
并且，在第2变形例中，也可在靠近的两个加热区域(例如加热区域H2、H3)之间配置三个以上的成膜区域。但是，若加热区域彼此的距离较长，则难以控制切削工具W的温度，因此配置于两个加热区域之间的成膜区域的数量优选为三个以下，更优选为两个以下。
产业上的可利用性
通过减少切削工具在涂膜形成时的温度变动，能够更严密地管理涂膜形成的条件。由此能够稳定地制造更高质量的切削工具。
符号说明
D、D1、D2 成膜区域
H、H1、H2、H3 加热区域
W 切削工具
11 预处理室
12、212、312、412 成膜室
13 后处理室
22A、22B、25A、25B、35A、35B 加热器(加热装置)
23A、23B、24A、33A、33B、34A 靶
31～33 辊式输送机(输送装置)
52、53 真空阀
80 输送载体
100、200、300、400 成膜装置

Claims (16)

1.一种带涂膜切削工具的成膜装置，具备在切削工具上形成涂膜的成膜室、经由真空阀分别与所述成膜室连结的预处理室及后处理室、及从所述预处理室经由所述成膜室向所述后处理室输送所述切削工具的输送路径，且所述成膜装置为使用沿输送方向以竖立姿势配置有支撑所述切削工具的多个杆的输送载体的直列式的成膜装置，其中，
所述成膜室具备在所述切削工具上形成所述涂膜的成膜区域、沿所述输送路径输送所述输送载体并使其通过所述成膜区域的输送装置、沿载体输送方向与所述成膜区域相邻配置且对所述切削工具进行加热的加热区域、及在所述成膜区域与所述真空阀之间收容所述输送载体的载体待机区域。
2.根据权利要求1所述的带涂膜切削工具的成膜装置，其中，
在所述成膜区域以隔着所述输送载体的输送路径的方式设置有多个靶，
在所述加热区域以隔着所述输送载体的输送路径的方式设置有多个加热装置。
3.根据权利要求1或2所述的带涂膜切削工具的成膜装置，其中，
在所述载体输送方向上的所述成膜区域的两侧分别设置有所述加热区域。
4.根据权利要求1或2所述的带涂膜切削工具的成膜装置，其中，
沿所述载体输送方向设置有多个所述成膜区域。
5.根据权利要求4所述的带涂膜切削工具的成膜装置，其中，
在多个所述成膜区域的所述载体输送方向的两侧分别设置有所述加热区域。
6.根据权利要求4所述的带涂膜切削工具的成膜装置，其中，
沿所述载体输送方向交替配置有多个所述加热区域及多个所述成膜区域，在所述载体输送方向上的所述成膜区域的两侧分别设置有所述加热区域。
7.根据权利要求3、5或6所述的带涂膜切削工具的成膜装置，其中，
设置在一个或多个所述成膜区域的两侧的两个加热区域之间的长度小于所述输送载体的所述输送方向的长度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的带涂膜切削工具的成膜装置，其中，
在所述输送载体上设置有使所述切削工具旋转的旋转机构。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的带涂膜切削工具的成膜装置，其中，
在所述加热区域与所述真空阀之间设置有收容至少一个所述输送载体的载体待机区域。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的带涂膜切削工具的成膜装置，其中，
所述加热区域的所述输送方向的宽度小于所述输送载体的所述输送方向的长度。
11.一种切削工具用涂膜的成膜方法，其使用直列式的成膜装置而在所述切削工具的表面形成涂膜，所述成膜装置具备在切削工具上形成涂膜的成膜室、经由真空阀分别与所述成膜室连结的预处理室及后处理室、及从所述预处理室经由所述成膜室向所述后处理室输送所述切削工具的输送路径，且所述成膜装置为使用沿输送方向以竖立姿势配置有支撑所述切削工具的多个杆的输送载体的直列式的成膜装置，其中，
所述切削工具用涂膜的成膜方法包含以下步骤：
将所述切削工具搭载于输送载体上；
向所述成膜室搬入所述输送载体；及
在所述成膜室内沿所述输送路径输送所述输送载体，并且使其依次通过对所述切削工具进行加热的加热区域及形成所述涂膜的成膜区域。
12.根据权利要求11所述的切削工具用涂膜的成膜方法，其中，
在所述加热区域从隔着所述输送路径的两侧对所述切削工具进行加热，在所述成膜区域从隔着所述输送路径的两侧进行所述涂膜的成膜。
13.根据权利要求11或12所述的切削工具用涂膜的成膜方法，其中，
对所述成膜区域在所述输送载体的输送方向的两侧分别配置所述加热区域，并使所述输送载体相对于包含多个所述加热区域及所述成膜区域的区域往复移动，以在所述切削工具上形成多层的涂膜。
14.根据权利要求11或12所述的切削工具用涂膜的成膜方法，其中，
沿所述输送载体的输送方向配置多个所述成膜区域，并使所述输送载体依次通过多个所述成膜区域，以在所述切削工具上形成多层的所述涂膜。
15.根据权利要求14所述的切削工具用涂膜的成膜方法，其中，
使所述输送载体沿所述输送载体的输送方向交替通过多个所述加热区域及多个所述成膜区域。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的切削工具用涂膜的成膜方法，其中，
使所述切削工具在所述输送载体上旋转并且进行所述涂膜的成膜。
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