JP2016008321A - コーティング膜付き切削工具の成膜装置、切削工具用コーティング膜の成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な温度条件でコーティング膜を形成できるコーティング膜付き切削工具の成膜装置の提供。【解決手段】切削工具Ｗにコーティング膜を形成する成膜室１２、成膜室１２に真空弁５２，５３を介してそれぞれ連結された前処理室１１から成膜室１２を経由して後処理室１３へ切削工具Ｗを搬送する搬送経路を備え、切削工具Ｗを支持する複数のロッド８２が搬送方向に沿って起立姿勢で配置された搬送キャリア８０を用いるインライン式の成膜装置１００であって、成膜室１２は、切削工具Ｗにコーティング膜を形成する成膜領域Ｄと、搬送キャリア８０を搬送経路に沿って搬送しつつ成膜領域Ｄを通過させる搬送装置３１と、成膜領域Ｄに対してキャリア搬送方向に隣り合って配置され切削工具Ｗを加熱する加熱領域Ｈと、成膜領域Ｄと少なくとも一方の真空弁５３との間に搬送キャリア８０を収容するキャリア待機領域Ｃ１と、を備える成膜装置。【選択図】図１

Description

本発明は、コーティング膜付き切削工具の成膜装置、切削工具用コーティング膜の成膜方法に関する。

成膜装置として、例えば特許文献１に記載のインライン式真空成膜装置が知られている。この種の成膜装置では、パレットを一方向に送って成膜領域を通過させ、切削工具の表面にコーティング膜を形成する。

特開平１０−１４０３５１号公報

インライン式の成膜装置を用いて切削工具にコーティング膜を形成する場合、切削工具にコーティング膜を形成する成膜室の前段に設けられた前処理室において、ヒーターにより切削工具を加熱する。しかし、前処理室から成膜室へ切削工具を搬送する期間や、成膜室内でパレットを待機させる期間に切削工具の温度が低下するため、成膜初期の温度が低くなり、コーティング膜の品質が低下する場合がある。一方、成膜開始時に適切な表面温度となるように切削工具を予め高温に加熱すると、成膜中に温度が上がりすぎ、最適温度範囲の上限を超えてしまうおそれがある。このような温度変化が生じると、切削工具の基材側と表面側とで膜質が異なってしまい、膜厚に相応する切削性能が得られない。また、基材側の膜質が劣る場合にはコーティング膜の剥離の原因となることもある。
また、パレットを搬送しながらコーティング膜を形成するので、パレットの先頭側の切削工具と、後尾側の切削工具とで成膜時の温度差が生じ、膜質のばらつきを生じやすい。すなわち、同一製品内で切削性能にばらつきを生じることになるため、製品の推奨切削条件を決める際には、最も性能が劣るコーティング膜に合わせて決定することになってしまう。

本発明は、適切な温度条件でコーティング膜を形成することができるコーティング膜付き切削工具の成膜装置，及び切削工具用コーティング膜の成膜方法を提供することを目的の一つとする。

本発明の第１の態様によれば、切削工具にコーティング膜を形成する成膜室と、前記成膜室に真空弁を介してそれぞれ連結された前処理室及び後処理室と、前記前処理室から前記成膜室を経由して前記後処理室へ前記切削工具を搬送する搬送経路とを備え、前記切削工具を支持する複数のロッドが搬送方向に沿って起立姿勢で配置された搬送キャリアを用いるインライン式の成膜装置であって、前記成膜室は、前記切削工具に前記コーティング膜を形成する成膜領域と、前記搬送キャリアを前記搬送経路に沿って搬送しつつ前記成膜領域を通過させる搬送装置と、前記成膜領域に対してキャリア搬送方向に隣り合って配置され前記切削工具を加熱する加熱領域と、前記成膜領域と少なくとも一方の前記真空弁との間に前記搬送キャリアを収容するキャリア待機領域と、を備える、コーティング膜付き切削工具の成膜装置が提供される。

前記成膜領域には前記搬送キャリアの搬送経路を挟むように複数のターゲットが設けられ、前記加熱領域には前記搬送キャリアの搬送経路を挟むように複数の加熱装置が設けられている構成としてもよい。
前記キャリア搬送方向における前記成膜領域の両側に、それぞれ前記加熱領域が設けられている構成としてもよい。
前記キャリア搬送方向に沿って、複数の前記成膜領域が設けられている構成としてもよい。
前記複数の成膜領域の前記キャリア搬送方向の両側に、それぞれ前記加熱領域が設けられている構成としてもよい。
前記キャリア搬送方向に沿って、複数の前記加熱領域と複数の前記成膜領域とが交互に配置され、前記キャリア搬送方向における前記成膜領域の両側にそれぞれ前記加熱領域が配置されている構成としてもよい。
一又は複数の前記成膜領域の両側に設けられた２つの前記加熱領域間の長さが、前記搬送キャリアの前記搬送方向の長さよりも小さい構成としてもよい。
前記搬送方向に連続して配置された複数の前記成膜領域の数が３つ以下である構成としてもよい。前記搬送方向に連続して配置された複数の前記成膜領域の数が２つ以下である構成としてもよい。
前記搬送キャリアに前記切削工具を回転させる回転機構が設けられている構成としてもよい。
前記加熱領域と少なくとも一方の前記真空弁との間に前記搬送キャリアを収容するキャリア待機領域が設けられている構成としてもよい。
前記加熱領域の前記搬送方向の幅は、前記搬送キャリアの前記搬送方向の長さよりも小さい構成としてもよい。

本発明の第２の態様によれば、切削工具にコーティング膜を形成する成膜室と、前記成膜室に真空弁を介してそれぞれ連結された前処理室及び後処理室と、前記前処理室から前記成膜室を経由して前記後処理室へ前記切削工具を搬送する搬送経路とを備え、前記切削工具を支持する複数のロッドが搬送方向に沿って起立姿勢で配置された搬送キャリアを用いるインライン式の成膜装置を用いて前記切削工具の表面にコーティング膜を形成する成膜方法であって、前記切削工具を搬送キャリアに搭載することと、前記成膜室に前記搬送キャリアを搬入することと、前記成膜室内で前記搬送キャリアを前記搬送経路に沿って搬送しつつ、前記切削工具を加熱する加熱領域と、前記コーティング膜を形成する成膜領域と、を順次通過させることと、を含む切削工具用コーティング膜の成膜方法が提供される。

前記加熱領域において前記搬送経路を挟んだ両側から前記切削工具を加熱し、前記成膜領域において前記搬送経路を挟んだ両側から前記コーティング膜を成膜する方法としてもよい。
前記成膜領域に対して前記搬送キャリアの搬送方向の両側にそれぞれ前記加熱領域を配置し、複数の前記加熱領域と前記成膜領域とを含む領域に対して前記搬送キャリアを往復移動させることで前記切削工具上に複数層のコーティング膜を形成する方法としてもよい。
前記搬送キャリアの搬送方向に沿って複数の前記成膜領域を配置し、前記搬送キャリアを複数の前記成膜領域に順次通過させることで、前記切削工具上に複数層の前記コーティング膜を形成する方法としてもよい。
前記搬送キャリアの搬送方向に沿って複数の前記加熱領域と複数の前記成膜領域を交互に通過させる方法としてもよい。
前記搬送キャリア上で前記切削工具を回転させながら前記コーティング膜を成膜する方法としてもよい。

本発明によれば、適切な温度条件でコーティング膜を形成することができるコーティング膜付き切削工具の成膜装置、及び切削工具用コーティング膜の成膜方法を提供することができる。

第１実施形態に係る成膜装置の内部構造を示す側面図。 第１実施形態に係る成膜装置の内部構造を示す上面図。 切削工具の支持態様を示す図。 成膜室内における切削工具Ｗの温度変化を表した説明図。 第２実施形態に係る成膜装置の内部構造を示す側面図。 第２実施形態に係る成膜装置の内部構造を示す上面図。 成膜室におけるコーティング工程の説明図。 成膜室におけるコーティング工程の説明図。 成膜室におけるコーティング工程の説明図。 成膜室におけるコーティング工程の説明図。 搬送キャリア上の各部位における温度変化とコーティング膜の形成状態を示した説明図。 第３実施形態に係る成膜装置の内部構造を示す側面図。 第３実施形態に係る成膜装置の内部構造を示す上面図。 第４実施形態に係る成膜装置の内部構造を示す側面図。 第４実施形態に係る成膜装置の内部構造を示す上面図。 変形例に係る成膜装置を示す概略図。

以下、実施形態に係る成膜装置及び成膜方法について、図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る成膜装置の内部構造を示す側面図である。図２は、第１実施形態に係る成膜装置の内部構造を示す上面図である。

本実施形態の成膜装置１００は、切削工具Ｗを搭載した搬送キャリア８０を搬送しつつ切削工具Ｗに対して成膜処理を実施する、インライン式の成膜装置である。
搬送キャリア８０は、図１に示すように、矩形枠状のフレーム８１と、フレーム８１の枠内に起立姿勢で配置された複数本（図示では５本）のロッド８２とを有する。各々のロッド８２に、コーティング膜（切削工具用コーティング膜）の形成対象である切削工具Ｗが挿通支持される。

ここで図３は、切削工具Ｗの支持態様を示す図である。ロッド８２には多数の切削工具Ｗが、隣り合う切削工具Ｗの間に円管状のスペーサＳを介在させた状態で配置される。ロッド８２は、軸周りに回転自在である。フレーム８１には、ロッド８２を回転させる不図示の回転機構が設けられる。ロッド８２を回転させる機構としては、搬送キャリア８０の移動に伴って回転する駆動ギアを設け、この駆動ギアからロッド８２に駆動力を伝達する構成を例示することができる。

本実施形態において、切削工具Ｗは、刃先交換式切削工具に用いられる切削インサートである。切削インサートは、超硬合金等の硬質材料により形成される多角形板状の部材であり、切削工具本体に取り付けるための円形の取り付け孔が形成されている。本実施形態では、図３に示すように、切削インサートである切削工具Ｗの取付孔ｈにロッド８２を挿通する。

成膜装置１００は、図１及び図２に示すように、前処理室１１と、成膜室１２と、後処理室１３を備える。前処理室１１と成膜室１２とは真空弁５２を介して連結され、成膜室１２と後処理室１３とは真空弁５３を介して連結されている。前処理室１１には成膜装置１００内に搬送キャリア８０を導入するための入口側ゲート弁５１が設けられている。後処理室１３には搬送キャリア８０を排出するための出口側ゲート弁５４が設けられている。

前処理室１１、成膜室１２、及び後処理室１３の底部側には、複数の搬送ローラを併設したローラコンベア（搬送装置）３１〜３３が敷設されている。搬送キャリア８０は、ローラコンベア３１〜３３上を搬送される。本実施形態では、ローラコンベア３１〜３３上の搬送キャリア８０の通り道が直線状のキャリア搬送経路Ｔを構成する。切削工具Ｗを搭載した搬送キャリア８０は、キャリア搬送経路Ｔに沿って、前処理室１１、成膜室１２、後処理室１３に順次搬送される。

図１に戻り、前処理室１１には、真空ポンプ１４と、大気開放バルブ２８とが接続されている。前処理室１１の内部には、切削工具Ｗを搬送キャリア８０ごと加熱するためのヒータ２１Ａ、及びヒータ２１Ｂが設けられている。本実施形態の場合、搬送キャリア８０の両側からヒータ２１Ａ、２１Ｂにより切削工具Ｗを加熱する。ヒータ２１Ａ、２１Ｂは、キャリア搬送方向（図示Ｙ方向）において、搬送キャリア８０の長さと同程度の幅を有する。また、鉛直方向（図示Ｚ方向）において、搬送キャリア８０の切削工具Ｗが保持された領域と同程度の高さを有する。すなわち、ヒータ２１Ａ、２１Ｂは、搬送キャリア８０上の全ての切削工具Ｗを同時に加熱可能である。

成膜室１２には、真空ポンプ１５と、ガス源２６と、バイアス電源１７とが接続されている。成膜室１２の内部には、キャリア待機領域Ｃ１と、加熱領域Ｈと、成膜領域Ｄと、キャリア待機領域Ｃ２とが、キャリア搬送経路Ｔに沿ってこの順に配置されている。

なお、本明細書において、「成膜領域」とは、切削工具Ｗの表面に単一のコーティング膜の層を形成する機能を備えた成膜室内の領域を指す。したがって、ターゲット数やターゲットの配置状態を変更した場合であっても、それらのターゲットにより、切削工具Ｗの表面に単一のコーティング膜の層が形成されるのであれば１つの「成膜領域」である。例えば、成膜領域Ｄにおいて、キャリア搬送方向（Ｙ方向）に同種のターゲットを複数並べて配置してもよい。

キャリア待機領域Ｃ１は、加熱領域Ｈの手前側で搬送キャリア８０を一時停止させる領域である。キャリア待機領域Ｃ２は、コーティング膜形成後の搬送キャリア８０を一時停止させる領域である。キャリア待機領域Ｃ１は、真空弁５２と成膜領域Ｄとの間に搬送キャリア８０を収容可能な長さに形成される。キャリア待機領域Ｃ１は、好ましくは、真空弁５２と加熱領域Ｈとの間に搬送キャリア８０を収容可能な長さに形成される。キャリア待機領域Ｃ２は、成膜領域Ｄと真空弁５３との間に搬送キャリア８０を収容可能な長さに形成される。

加熱領域Ｈは、成膜領域Ｄの直前で切削工具Ｗを加熱する領域である。加熱領域Ｈには、キャリア搬送経路Ｔを挟むようにヒータ（加熱装置）２２Ａ、及びヒータ（加熱装置）２２Ｂが設けられている。本実施形態の場合、搬送キャリア８０をヒータ２２Ａ、２２Ｂの間に通過させることで切削工具Ｗを加熱する。そのため、ヒータ２２Ａ、２２Ｂのキャリア搬送方向（Ｙ方向）の幅は、搬送キャリア８０の長さ（Ｙ方向長さ）よりも短い。一方、ヒータ２２Ａ、２２Ｂの高さ（Ｚ方向長さ）は、搬送キャリア８０の切削工具Ｗが保持された領域と同程度の高さである。

成膜領域Ｄは、切削工具Ｗに対してアークイオンプレーティング法によるコーティング処理を行う領域である。本実施形態の場合、成膜領域Ｄに、４つのターゲットが配置されている。図２に示すように、一対のターゲット２３Ａ、２３Ｂがキャリア搬送経路Ｔを挟んで互いに対向するように配置されている。図１に示すように、ターゲット２３Ａの鉛直下方（−Ｚ方向）には、ターゲット２４Ａが配置されている。図示はしていないが、ターゲット２３Ｂの鉛直下方にも、ターゲット２４Ａと対向するターゲットが配置されている。

なお、本実施形態では円形のターゲットを複数個設置して成膜領域Ｄを形成しているが、ターゲットの形状はとくに限定されない。例えば、成膜室１２の上下方向（図示Ｚ方向）に長手の長方形状のターゲットを用いてもよい。また、成膜室１２の上下方向に、３個以上のターゲットを並べて配置してもよい。

成膜領域Ｄには、さらに、ターゲット（２３Ａ、２３Ｂ、２４Ａ）にアーク放電電力を供給する図示略のアーク電源が設けられている。バイアス電源１７は、搬送キャリア８０が少なくとも成膜領域Ｄに位置するときに、搬送キャリア８０を介して切削工具Ｗにバイアス電圧を印加する。

後処理室１３には、真空ポンプ１６と、大気開放バルブ２９と、ガス源２７とが接続されている。後処理室１３は、コーティング処理後の切削工具Ｗ及び搬送キャリア８０を冷却する冷却室である。ガス源２７は、キャリア冷却用の冷却ガスを後処理室１３内に供給する。

次に、本実施形態の成膜装置１００を用いた成膜方法について説明する。
まず、図１に示すように、搬送キャリア８０に切削工具Ｗを搭載する。このとき、成膜装置１００において、真空弁５２、５３は閉塞されており、前処理室１１、成膜室１２、及び後処理室１３は、所定の真空状態（例えば１×１０^−５Ｐａ程度）に保持されている。

次に、前処理室１１の大気開放バルブ２８を開け、前処理室１１の室内を大気圧にする。その後、前処理室１１の室内が大気圧の状態で入口側ゲート弁５１を開放し、搬送キャリア８０を前処理室１１内に搬入する。搬送キャリア８０は、搭載した切削工具Ｗがヒータ２１Ａ、２１Ｂと正対する位置に停止させる。その後、入口側ゲート弁５１を閉塞する。次に、真空ポンプ１４を作動させ、前処理室１１内を所定の真空度（例えば１×１０^−３Ｐａ程度）となるまで排気する。

前処理室１１内が所定の真空度に達したならば、次に、ヒータ２１Ａ、２１Ｂを作動させ、切削工具Ｗと搬送キャリア８０を所定温度まで加熱する。本実施形態では、ヒータ２１Ａ、２１Ｂにより切削工具Ｗを両側から均一に加熱可能である。この加熱処理において、切削工具Ｗをロッド８２の軸周りに回転させてもよい。

切削工具Ｗを所定温度にまで加熱したならば、次に、真空弁５２を開放する。その後、搬送キャリア８０を前処理室１１から成膜室１２へ移動させる。搬送キャリア８０は、成膜室１２内のキャリア待機領域Ｃ１に停止させる。搬送キャリア８０の搬入後、真空弁５２を閉塞する。その後、前処理室１１に次の搬送キャリア８０を搬入するために、大気開放バルブ２８を開けて前処理室１１を大気圧に復帰させる。その後は、入口側ゲート弁５１を開放して次の搬送キャリア８０を搬入し、上記した動作を繰り返す。

次に、成膜室１２において、切削工具Ｗへのコーティング処理を実行する。
ここで図４は、成膜室１２内における切削工具Ｗの温度変化を表した説明図である。以下では、図１、２、４を参照しつつ説明する。
成膜室１２において、搬送キャリア８０をキャリア待機領域Ｃ１に待機させた状態で、ヒータ２２Ａ、２２Ｂを作動させる。その後、搬送キャリア８０の加熱領域Ｈ側への搬送を開始する。搬送キャリア８０上の切削工具Ｗは、加熱領域Ｈを通過する際にヒータ２２Ａ、２２Ｂにより加熱される。図４に示すように、切削工具Ｗは、加熱領域Ｈの後端（＋Ｙ方向端）を通過するまでの間に、コーティングに適した温度（下限温度Ｔ２よりも高い温度）にまで加熱される。

したがって、ヒータ２２Ａ、２２Ｂの幅（Ｙ方向長さ）は、切削工具Ｗが加熱領域Ｈを通過する間に、切削工具Ｗを所望の昇温レートで設定温度まで加熱することができる長さとされる。
ヒータ２２Ａ、２２Ｂは、成膜直前の切削工具Ｗの温度を調整できればよく、過度に幅を大きくするとエネルギー消費が大きくなる。また、ヒータ２２Ａ、２２Ｂの幅を大きくすることにより真空弁５２に近づきすぎると、熱によって真空弁５２の動作安定性が損なわれる可能性がある。したがって、ヒータ２２Ａ、２２Ｂの幅は、エネルギー効率、真空弁５２の安定動作の観点から、搬送キャリア８０の幅（Ｙ方向長さ）よりも短くすることが好ましい。

搬送キャリア８０の先端が加熱領域Ｈから抜け出る前に、成膜領域Ｄを切削工具Ｗへの成膜が可能な状態とする。具体的には、バイアス電源１７からフレーム８１を介して切削工具Ｗに所定（例えば−３００Ｖ）のバイアス電圧が印加される。また、ガス源２６から成膜室１２内にプロセスガスが供給され、ターゲット２３Ａ、２３Ｂ、２４Ａの表面にアーク放電が発生する圧力条件（例えば０．３〜１Ｐａ）に制御される。

切削工具Ｗは、加熱領域Ｈで所定温度に加熱された後、連続して成膜領域Ｄを通過する。切削工具Ｗが成膜領域Ｄを通過する際に、切削工具Ｗの表面に所望の組成のコーティング膜が形成される。例えば、ターゲットとしてＴｉターゲットを用い、プロセスガスとしてＮ_２含有ガスを用いた場合、切削工具Ｗの表面にＴｉＮ膜が形成される。コーティング膜の膜厚及びその均一性は、バイアス電圧、圧力、搬送キャリア８０の搬送速度、切削工具Ｗの回転速度などにより制御することができる。

搬送キャリア８０が成膜領域Ｄを通過した後、切削工具Ｗへのバイアス電圧印加、及びアーク放電を停止させる。搬送キャリア８０は、成膜室１２のキャリア待機領域Ｃ２に停止される。切削工具Ｗの表面温度は、図４に示すように、成膜中にも上昇し続けるが、切削工具Ｗが成膜領域Ｄから抜け出て成膜が終了すると、温度は低下し始める。

次に、成膜室１２と後処理室１３との間の真空弁５３を開放し、搬送キャリア８０を後処理室１３へ送り出す。搬送キャリア８０が後処理室１３へ搬入されたら、真空弁５３を閉塞する。この搬送動作において、前処理室１１との間の真空弁５２を開放し、次の搬送キャリア８０を成膜室１２内へ搬入する動作を並行して実施してもよい。

後処理室１３では、成膜室１２から搬入された搬送キャリア８０を室内で停止させて冷却する。冷却処理は、ガス源２７から室内へ冷却ガスを供給しながら、所定時間圧力を維持することで行う。冷却ガスとしては不活性ガスを用いることができる。

冷却処理が完了したならば、大気開放バルブ２９を開け、後処理室１３内を大気圧に復帰させる。その後、出口側ゲート弁５４を開放し、搬送キャリア８０を後処理室１３から搬出する。搬送キャリア８０の搬出後、後処理室１３では真空ポンプ１６による排気動作が行われる。その後、後処理室１３は、次の搬送キャリア８０の搬入がなされるまで、所定の真空度（例えば１×１０^−３Ｐａ）を維持する。

本実施形態の成膜装置１００の前処理室１１、成膜室１２、及び後処理室１３は、それぞれに１つの搬送キャリア８０が収容された状態とすることができる。この状態において、前処理室１１における加熱処理、成膜室１２におけるコーティング処理、及び後処理室１３における冷却処理を並行して実施することができる。このようにして搬送キャリア８０の搬送と、各室での加熱、コーティング、冷却の処理を繰り返すことにより、効率よく切削工具Ｗへのコーティングを実施することができる。

以上に説明した第１実施形態の成膜装置１００によれば、成膜室１２の成膜領域Ｄのキャリア搬送方向手前側（図示−Ｙ方向側）に、加熱領域Ｈが設けられていることで、切削工具Ｗを成膜直前に所定温度にまで加熱することができる。これにより、搬送キャリア８０全体の切削工具Ｗを、コーティング直前に一定の温度に調整することができる。

仮に、成膜室１２に加熱領域Ｈが設けられていない場合、前処理室１１で加熱された直後の搬送キャリア８０上の切削工具Ｗはほぼ均一な温度であるが、搬送キャリア８０の先頭側の切削工具Ｗと後尾側の切削工具Ｗとでは、加熱されてから成膜領域Ｄに進入するまでの時間に差がある。そのため、搬送キャリア８０の先頭側の切削工具Ｗと後尾側の切削工具Ｗとで成膜温度に差が生じてしまい、コーティング膜の膜質に影響を及ぼす可能性がある。

これに対して、本実施形態の成膜装置１００では、加熱領域Ｈでの加熱によって、全ての切削工具を常に一定の温度で成膜領域Ｄに進入させることができる。したがって、一定の温度条件の下でコーティング処理することができるので、切削工具Ｗごとにコーティング膜の品質がばらつくのを抑え、歩留まりよくコーティング膜を形成することができる。

また、成膜室１２に加熱領域Ｈを設けない場合、図４の「対照形態」として示すように、成膜開始時には温度が低く、成膜領域Ｄのアーク放電やバイアス印加による発熱で急激に切削工具Ｗの温度が上昇する。そのため、成膜の初期に低温条件でコーティング膜を形成することになり、密着性や膜質に劣るコーティング膜が形成されるおそれがある。
これに対して本実施形態では、成膜の初期から最後まで最適温度でコーティングを行うことができ、高品質のコーティング膜を形成することができる。

また本実施形態では、搬送キャリア８０の複数のロッド８２がキャリア搬送方向に沿って起立姿勢で配列され、切削工具Ｗはロッド８２に支持されている。これにより、成膜領域Ｄを通過する切削工具Ｗとターゲット（２３Ａ、２３Ｂ、２４Ａ）との距離がほぼ一定に保たれる。そのため、個々の切削工具Ｗにおいて、成膜温度だけでなく、他の成膜条件もほぼ一定になる。その結果、膜厚方向においてより均質なコーティング膜を形成することができる。

また本実施形態では、成膜領域Ｄに隣り合う位置に加熱領域Ｈが設けられているため、成膜領域Ｄのアーク放電を停止している期間にも、加熱領域Ｈの熱によって雰囲気の温度をある程度維持することができる。これにより、ターゲット２３Ａ、２３Ｂ、２４Ａの表面温度が低下しにくくなるので、アーク放電停止期間中にターゲット表面にＮ_２等のガスが付着しにくくなる。その結果、成膜を再開したとき放電状態や膜質に不具合を生じるのを抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る成膜装置について説明する。なお、第１実施形態と共通の構成については適宜説明を省略する。

図５は、第２実施形態に係る成膜装置の内部構造を示す側面図である。図６は、第２実施形態に係る成膜装置の内部構造を示す上面図である。

本実施形態の成膜装置２００は、その基本構成において第１実施形態の成膜装置１００と共通し、２つの加熱領域Ｈ１、Ｈ２を備える点において成膜装置１００と異なる。
図５及び図６に示すように、成膜装置２００は、前処理室１１と、成膜室２１２と、後処理室１３とを備える。前処理室１１と成膜室２１２とは真空弁５２を介して連結され、成膜室２１２と後処理室１３とは真空弁５３を介して連結されている。前処理室１１及び後処理室１３の構成は第１実施形態と共通である。

成膜室２１２には、真空ポンプ１５と、ガス源２６と、バイアス電源１７とが接続されている。成膜室２１２の内部には、キャリア待機領域Ｃ１と、加熱領域Ｈ１と、成膜領域Ｄと、加熱領域Ｈ２と、キャリア待機領域Ｃ２とが、キャリア搬送経路Ｔに沿ってこの順に配置されている。キャリア待機領域Ｃ１、Ｃ２、及び成膜領域Ｄの構成は第１実施形態と共通である。

本実施形態では、成膜領域Ｄの両側に、２つの加熱領域Ｈ１、Ｈ２が設けられている。
加熱領域Ｈ１は、成膜領域Ｄに対してキャリア待機領域Ｃ１側（図示−Ｙ方向側）に設けられている。加熱領域Ｈ１には、キャリア搬送経路Ｔを挟むようにヒータ２２Ａ、２２Ｂが設けられている。ヒータ２２Ａ、２２Ｂは、キャリア待機領域Ｃ１から成膜領域Ｄへ搬送される搬送キャリア８０を加熱する。

加熱領域Ｈ２は、成膜領域Ｄに対してキャリア待機領域Ｃ２側（図示＋Ｙ方向側）に設けられている。加熱領域Ｈ２には、キャリア搬送経路Ｔを挟むようにヒータ（加熱装置）２５Ａ、及びヒータ（加熱装置）２５Ｂが設けられている。ヒータ２５Ａ、２５Ｂは、キャリア待機領域Ｃ２から成膜領域Ｄへ搬送される搬送キャリア８０を加熱する。

本実施形態の場合も、加熱領域Ｈ１、Ｈ２は、搬送中の搬送キャリア８０を加熱する。そのため、ヒータ２２Ａ、２２Ｂ、２５Ａ、２５Ｂのキャリア搬送方向（Ｙ方向）の幅は、搬送キャリア８０の長さ（Ｙ方向長さ）よりも短い。一方、ヒータ２２Ａ、２２Ｂの高さ（Ｚ方向長さ）は、搬送キャリア８０の切削工具Ｗが保持された領域と同程度の高さである。

以上の構成を備えた本実施形態の成膜装置２００では、キャリア待機領域Ｃ１とキャリア待機領域Ｃ２との間で搬送キャリア８０を往復移動させて成膜領域Ｄを通過させることで、搬送キャリア８０上の切削工具Ｗに対して連続的にコーティング膜を成膜することができる。

以下、本実施形態の成膜装置２００におけるコーティング処理について、図面を参照しつつ説明する。
なお、前処理室１１及び後処理室１３の動作は第１実施形態と同様であるから、以下では成膜室２１２におけるコーティング工程についてのみ説明する。

図７から図１０は、成膜室２１２におけるコーティング工程の説明図である。図１１は、搬送キャリア８０上の各部位における温度変化とコーティング膜の形成状態を示した説明図である。

図７から図１０において、図示左側には、搬送キャリア８０と加熱領域Ｈ１、Ｈ２及び成膜領域Ｄの位置関係が示されている。図７から図１０の図示右側には、搬送キャリア８０の各部位における切削工具Ｗの温度が示されている。

図７から図１０に示す搬送キャリア８０において、キャリア待機領域Ｃ１からキャリア待機領域Ｃ２へ向かう方向における搬送キャリア８０の先頭位置を第１位置８０ａ、中間位置を第２位置８０ｂ、最後尾を第３位置８０ｃと規定する。図中では、第１位置８０ａを文字「ａ」を丸で囲んだ標識（標識ａと称する。）で示し、第２位置８０ｂを文字「ｂ」を丸で囲んだ標識（標識ｂと称する。）で示し、第３位置８０ｃを文字「ｃ」を丸で囲んだ標識（標識ｃ）で示す。

また図７から図１０の図示右側の温度グラフに、上記した標識ａ、ｂ、ｃを用いて、第１位置８０ａ、第２位置８０ｂ、及び第３位置８０ｃにおける相対的な温度関係を示す。また、温度グラフに示す「コーティング温度上下限域」は、膜質及び密着性に優れたコーティング膜を形成できる切削工具Ｗの温度範囲である。例えば、ＴｉＮコーティング膜の場合、５００℃〜６００℃の範囲である。

まず、図７（ａ）に示すように、前処理室１１から搬入され、キャリア待機領域Ｃ１に停止されている搬送キャリア８０が、成膜領域Ｄへ向かって搬送開始される。このとき、第１位置８０ａ〜第３位置８０ｃは均一な温度に維持されている。また、加熱領域Ｈ１のヒータ２２Ａ、２２Ｂと、加熱領域Ｈ２のヒータ２５Ａ、２５Ｂの動作が開始される。一方、成膜領域Ｄは動作停止状態である。
搬送開始後、搬送キャリア８０が加熱領域Ｈ１に進入するまでは、図７（ｂ）に示すように、搬送キャリア８０の各位置の温度は変化しない。

次に、図７（ｃ）に示すように、搬送キャリア８０が加熱領域Ｈ１に進入すると、ヒータ２２Ａ、２２Ｂにより切削工具Ｗが加熱され、先頭側の第１位置８０ａの温度が上昇する。第１位置８０ａの切削工具Ｗは、第１位置８０ａが加熱領域Ｈ１を通過する間に、コーティング膜の形成に好適な温度域の少なくとも下限値以上の温度にまで加熱される。また、第１位置８０ａが加熱領域Ｈ１から抜け出る前に、成膜領域Ｄのアーク放電が開始され、成膜領域Ｄが成膜可能な状態となる。

さらに搬送キャリア８０が搬送されると、図８（ａ）に示すように、第１位置８０ａが成膜領域Ｄに進入し、切削工具Ｗにコーティング膜が形成される。このとき、第２位置８０ｂは加熱領域Ｈ１に進入しており、加熱領域Ｈ１を通過する間に、第２位置８０ｂの切削工具Ｗも成膜に適した温度にまで加熱される。

次に、図８（ｂ）に示すように、第２位置８０ｂが成膜領域Ｄに進入し、第２位置８０ｂの切削工具Ｗへの成膜が実施される。このとき、後尾側の第３位置８０ｃは加熱領域Ｈ１に進入しており、加熱領域Ｈ１を通過する間に第３位置８０ｃの切削工具Ｗも成膜に適した温度にまで加熱される。一方、搬送キャリア８０の第１位置８０ａは、成膜領域Ｄを通過して加熱領域Ｈ２に進入している。このとき、加熱領域Ｈ２のヒータ２５Ａ、２５Ｂも動作しているため、第１位置８０ａの温度は成膜に適した範囲内に維持される。

次に、図８（ｃ）に示すように、第３位置８０ｃが成膜領域Ｄに進入し、第３位置８０ｃの切削工具Ｗへの成膜が実施される。第２位置８０ｂは加熱領域Ｈ２において加熱されており、成膜に適した温度範囲に維持される。
一方、第１位置８０ａは加熱領域Ｈ２を通過してキャリア待機領域Ｃ２内に位置しているため、温度が低下する。

次に、第３位置８０ｃが成膜領域Ｄ内の所定位置に達した時点で、搬送キャリア８０の搬送方向が反転される。すなわち、搬送キャリア８０の搬送方向が、キャリア待機領域Ｃ２からキャリア待機領域Ｃ１へ向かう方向に変更される。このとき、加熱領域Ｈ１、Ｈ２及び成膜領域Ｄは停止されることなく動作状態を維持している。
なお、搬送キャリア８０の進行方向の切り返しは、第３位置８０ｃが成膜領域Ｄから抜け出た時点で行ってもよい。

搬送キャリア８０の搬送方向が反転すると、引き続き、第３位置８０ｃにおけるコーティング膜の形成がなされる。第３位置８０ｃは、加熱領域Ｈ２の手前側で反転するため、ほとんど温度が変わらないうちに再び成膜領域Ｄに進入し、成膜に適した温度でさらに成膜される。またこのとき、第２位置８０ｂは加熱領域Ｈ２で加熱されている。

次に、搬送キャリア８０がキャリア待機領域Ｃ１側へ移動すると、図９（ａ）に示すように、第２位置８０ｂが成膜領域Ｄに進入する。第２位置８０ｂは加熱領域Ｈ２で加熱されているので、好適な温度条件でコーティング膜が形成される。このとき、第１位置８０ａは加熱領域Ｈ２に位置し、ヒータ２５Ａ、２５Ｂによって加熱される。第１位置８０ａの温度は、図８（ｃ）に示した時点では低下していたが、加熱領域Ｈ２で再加熱され、成膜に適した温度に復帰する。

次に、搬送キャリア８０がさらにキャリア待機領域Ｃ１側へ移動し、図９（ｂ）に示すように、第１位置８０ａが成膜領域Ｄに進入する。第１位置８０ａは加熱領域Ｈ２において加熱されているため、好適な温度条件でコーティング膜が形成される。このとき、第２位置８０ｂは加熱領域Ｈ１に位置し、ヒータ２２Ａ、２２Ｂによって加熱されている。一方、第３位置８０ｃは加熱領域Ｈ１を抜け出してキャリア待機領域Ｃ１に位置しているため、温度が低下する。

次に、第１位置８０ａが成膜領域Ｄ内の所定位置に達した時点で、搬送キャリア８０の搬送方向が反転される。すなわち、搬送キャリア８０の搬送方向が、再び、キャリア待機領域Ｃ１からキャリア待機領域Ｃ２へ向かう方向となる。加熱領域Ｈ１、Ｈ２及び成膜領域Ｄは停止されることなく動作状態を維持している。
なお、搬送キャリア８０の進行方向の切り返しは、第１位置８０ａが成膜領域Ｄから抜け出た時点で行ってもよい。

搬送キャリア８０の搬送方向が反転すると、引き続き、第１位置８０ａにおけるコーティング膜の形成がなされる。第１位置８０ａは、加熱領域Ｈ１の手前側で反転するため、ほとんど温度が変わらないうちに再び成膜領域Ｄに進入し、成膜に適した温度でさらに成膜される。またこのとき、第２位置８０ｂは加熱領域Ｈ１で加熱されている。

次に、搬送キャリア８０がキャリア待機領域Ｃ２側へ移動すると、図９（ｃ）に示すように、第２位置８０ｂが成膜領域Ｄに進入する。第２位置８０ｂは加熱領域Ｈ１で加熱されているので、好適な温度条件でコーティング膜が形成される。このとき、第３位置８０ｃは加熱領域Ｈ１に位置し、ヒータ２２Ａ、２２Ｂによって加熱される。第３位置８０ｃの温度は、図９（ｂ）に示した時点では低下していたが、加熱領域Ｈ１で再加熱され、成膜に適した温度に復帰する。

次に、搬送キャリア８０がさらにキャリア待機領域Ｃ２側へ移動し、図１０（ａ）に示すように、第３位置８０ｃが成膜領域Ｄに進入する。第３位置８０ｃは加熱領域Ｈ１において加熱されているため、好適な温度条件でコーティング膜が形成される。このとき、第２位置８０ｂは加熱領域Ｈ２において加熱されているため、温度を維持している。一方、第１位置８０ａは加熱領域Ｈ２を抜け出してキャリア待機領域Ｃ２に位置しているため、温度が低下する。

次に、搬送キャリア８０はキャリア待機領域Ｃ２へ搬送される。第２位置８０ｂ、第３位置８０ｃは加熱領域Ｈ２を通過している間は温度を維持しているが、キャリア待機領域Ｃ２へ入ると温度が低下し始める。

以上の工程により、成膜室２１２におけるコーティング処理が終了する。コーティング処理の後、搬送キャリア８０は後処理室１３へ搬出され、冷却処理に供される。

本実施形態の場合、図８（ｃ）及び図９（ｂ）に示したように、搬送キャリア８０の第２位置８０ｂが加熱領域Ｈ２又は加熱領域Ｈ１内に位置し、搬送キャリア８０の最後尾が成膜領域Ｄ内に位置する時点で進行方向を切り返す。そのため、図１１に示すように、第２位置８０ｂ（標識ｂ）の温度は、常に好適な温度範囲に維持される。一方、第１位置８０ａと第３位置８０ｃは、成膜中に進行方向が反転する。そのため、コーティング処理全体で見ると、第１位置８０ａ（標識ａ）及び第３位置８０ｃ（標識ｃ）は成膜が２回となり、成膜が３回行われる第２位置８０ｂよりも成膜回数が少なくなる。

そこで、図１１に示すように、搬送キャリア８０の進行方向の切返し時間を調整することで膜厚分布を調整することができる。具体的には、第１位置８０ａ、第３位置８０ｃの成膜期間中の切り返しにおいて、搬送キャリア８０の停止時間を長くすることで、第１位置８０ａ及び第３位置８０ｃの成膜時間を長くする。あるいは、第２位置８０ｂが成膜領域Ｄを通過する際の搬送キャリア８０の搬送速度を上昇させ、第２位置８０ｂの成膜時間を短くする。これらの操作によって、例えば第１位置８０ａ及び第３位置８０ｃの成膜時間を、第２位置８０ｂの成膜時間の１．５倍とすれば、搬送キャリア８０の全体にわたって均一な膜厚でコーティング膜を形成することができる。

なお、以上の説明では、搬送キャリア８０を２回方向転換し、成膜領域Ｄを３回通過させる場合について説明したが、搬送キャリア８０の往復移動は必要なだけ繰り返して実行することができる。

以上に詳細に説明したように、本実施形態の成膜装置２００によれば、成膜室２１２において搬送キャリア８０を往復移動させて成膜領域Ｄを複数回通過させることができる。これにより、所望の膜厚のコーティング膜を効率よく形成することができる。

また本実施形態では、成膜領域Ｄの両側に加熱領域Ｈ１、Ｈ２が配置されている。これにより、キャリア待機領域Ｃ１から成膜領域Ｄに進入する搬送キャリア８０は加熱領域Ｈ１により加熱された直後にコーティング処理され、キャリア待機領域Ｃ２から成膜領域Ｄに進入する搬送キャリア８０は加熱領域Ｈ２により加熱された直後にコーティング処理される。すなわち、成膜領域Ｄにおいてコーティング処理される切削工具Ｗを、常に好適な温度条件に保持することができる。したがって、本実施形態によれば、切削工具Ｗ上に優れた膜質のコーティング膜を連続して積層することができる。

本実施形態では、図８（ｃ）に示した第１位置８０ａ及び図９（ｃ）に示した第３位置８０ｃのように加熱領域Ｈ１、Ｈ２の外側に出て低下した温度を再上昇させることができ、積層構造のコーティング膜の各層を最適な温度条件で形成することができる。
これに対し、仮に加熱領域Ｈ１、Ｈ２が設けられていないとすると、成膜領域Ｄから外側に出た切削工具Ｗの温度は大きく低下してしまい、温度を再上昇させることはできない。そのため、次の成膜は必ず切削工具Ｗの温度が低下した状態で開始されることになる。そうすると、積層構造のコーティング膜中に、最適ではない温度条件で成膜された層が含まれることになる。

また本実施形態では、加熱領域Ｈ１、Ｈ２の温度設定によって、成膜時の切削工具Ｗの温度を自在に制御することができる。
図４の「対照形態」に示したように、成膜室に加熱領域がない場合、切削工具Ｗを成膜領域Ｄに進入させると温度が急上昇し、ある温度域で上昇が緩やかになる。すなわち、バイアス電圧等の成膜条件によって切削工具Ｗの温度が決まってしまい、ほとんど制御することができない。

これに対して本実施形態では、成膜前に必ず加熱領域Ｈ１又は加熱領域Ｈ２を通過させるので、切削工具Ｗを所定の温度に調整した状態で成膜領域Ｄに進入させることができる。しかし、このように温度制御して成膜領域Ｄに進入させたとしても、成膜領域Ｄ内では切削工具Ｗの温度が上昇してしまう。そこで、搬送キャリア８０の搬送速度を高め、切削工具Ｗの温度が過度に上昇しないうちに成膜領域Ｄを通過させるようにする。これにより、切削工具Ｗの温度を所定の範囲内に制御することができる。
このように、本実施形態によれば、バイアス電圧等の成膜条件を変更することなく、切削工具Ｗを任意の温度で成膜領域Ｄに通過させることができる。したがって、本実施形態によれば、コーティングする膜の種類に応じた適切な成膜条件、かつ温度条件でコーティング膜を積層することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る成膜装置について説明する。なお、第１実施形態又は第２実施形態と共通の構成については適宜説明を省略する。

図１２は、第３実施形態に係る成膜装置の内部構造を示す側面図である。図１３は、第３実施形態に係る成膜装置の内部構造を示す上面図である。
本実施形態の成膜装置３００は、その基本構成において第２実施形態の成膜装置２００と共通し、２つの成膜領域Ｄ１、Ｄ２と、３つの加熱領域Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３とを備える点において成膜装置２００と異なる。

図１２及び図１３に示すように、成膜装置３００は、前処理室１１と、成膜室３１２と、後処理室１３とを備える。前処理室１１と成膜室３１２とは真空弁５２を介して連結され、成膜室３１２と後処理室１３とは真空弁５３を介して連結されている。前処理室１１及び後処理室１３の構成は第１実施形態と共通である。

成膜室３１２には、真空ポンプ１５と、ガス源２６と、バイアス電源１７とが接続されている。成膜室３１２の内部には、キャリア待機領域Ｃ１と、加熱領域Ｈ１と、成膜領域Ｄ１と、加熱領域Ｈ２と、成膜領域Ｄ２と、加熱領域Ｈ３と、キャリア待機領域Ｃ２とが、キャリア搬送経路Ｔに沿ってこの順に配置されている。キャリア待機領域Ｃ１、Ｃ２、加熱領域Ｈ１、Ｈ２の構成は第２実施形態と共通である。また、成膜領域Ｄ１の構成は、第２実施形態の成膜領域Ｄと共通である。

本実施形態では、加熱領域Ｈ２のキャリア待機領域Ｃ２側に、成膜領域Ｄ２と加熱領域Ｈ３とが設けられている。
成膜領域Ｄ２は、基本構成において図１等に示した成膜領域Ｄと共通する。すなわち、成膜領域Ｄ２には４つのターゲットが配置されている。図１２に示すように、鉛直方向（Ｚ方向）に２枚のターゲット３３Ａ、３４Ａが並んで配置されている。図１３に示すように、ターゲット３３Ａとキャリア搬送経路Ｔを挟んでＸ方向に対向する位置に、ターゲット３３Ｂが配置されている。さらに、図示は省略しているが、ターゲット３４Ａと対向する位置にも同種のターゲットが配置されている。

成膜領域Ｄ２には、さらに、ターゲット（３３Ａ、３３Ｂ、３４Ａ）にアーク放電電力を供給する図示略のアーク電源が設けられている。バイアス電源１７は、搬送キャリア８０が少なくとも成膜領域Ｄ１、Ｄ２に位置するときに、搬送キャリア８０を介して切削工具Ｗにバイアス電圧を印加する。

加熱領域Ｈ３は、成膜領域Ｄ２に対してキャリア待機領域Ｃ２側（図示＋Ｙ方向側）に設けられている。加熱領域Ｈ３には、ヒータ（加熱装置）３５Ａ、及びヒータ（加熱装置）３５Ｂが設けられている。ヒータ３５Ａ、３５Ｂはキャリア搬送経路Ｔを挟むように対向配置されている。ヒータ３５Ａ、３５Ｂは、キャリア待機領域Ｃ２から成膜領域Ｄ２へ搬送される搬送キャリア８０を加熱する。

加熱領域Ｈ３は、搬送中の搬送キャリア８０を加熱する。そのため、ヒータ３５Ａ、３５Ｂのキャリア搬送方向（Ｙ方向）の幅は、搬送キャリア８０の長さ（Ｙ方向長さ）よりも短い。一方、ヒータ３５Ａの高さ（Ｚ方向長さ）は、搬送キャリア８０の切削工具Ｗが保持された領域と同程度の高さである。

以上の構成を備えた本実施形態の成膜装置３００では、２つの成膜領域Ｄ１、Ｄ２が設けられていることで、切削工具Ｗ上に異なる種類のコーティング膜を積層することができる。また、第２実施形態の成膜装置２００と同様に、キャリア待機領域Ｃ１とキャリア待機領域Ｃ２との間で搬送キャリア８０を往復移動させて成膜領域Ｄ１又はＤ２を通過させることで、搬送キャリア８０上の切削工具Ｗに対して連続的にコーティング膜を成膜することができる。

例えば、切削工具Ｗ上に、互いに異なる組成の第１のコーティング膜と第２のコーティング膜を形成する場合、以下のような成膜方法により形成することができる。

まず、第１のコーティング膜は、成膜領域Ｄ１を用いて形成する。この場合、加熱領域Ｈ１、Ｈ２と、成膜領域Ｄ１を動作状態とし、加熱領域Ｈ３と成膜領域Ｄ２は停止状態とする。そして、搬送キャリア８０を、加熱領域Ｈ１から加熱領域Ｈ２までの領域を含む範囲で往復移動させ、成膜領域Ｄ１を複数回通過させることで、第１のコーティング膜を形成する。

続いて、成膜領域Ｄ２を用いて、第１のコーティング膜上に第２のコーティング膜を形成する。この場合、加熱領域Ｈ２、Ｈ３と、成膜領域Ｄ２を動作状態とし、加熱領域Ｈ１と成膜領域Ｄ１は停止状態とする。そして、搬送キャリア８０を、加熱領域Ｈ２から加熱領域Ｈ３までを含む範囲で往復移動させ、成膜領域Ｄ２を複数回通過させることで、第２のコーティング膜を形成する。

以上のようにして、１つの成膜室３１２を用いて、切削工具Ｗ上に複数の異なる種類のコーティング膜を積層することができる。本実施形態の場合、切削工具Ｗを大気中に取り出すことなく複数種のコーティング膜を積層することができるので、コーティング処理を効率よく行うことができるとともに、層間の密着性にも優れたコーティング膜を得ることができる。
なお、成膜領域Ｄ１、Ｄ２の温度を変える目的で、加熱領域Ｈ１、Ｈ２の設定温度、及び、加熱領域Ｈ２、Ｈ３の設定温度をそれぞれ設定してもよい。これにより、成膜領域Ｄ１における成膜温度と、成膜領域Ｄ２における成膜温度をそれぞれ最適条件に設定することができ、膜質に優れた積層構造のコーティング膜を得ることができる。

また、成膜装置３００において、成膜領域Ｄ１、Ｄ２で同一組成のコーティング膜を形成するようにしてもよい。
また、成膜領域Ｄ１、Ｄ２の一方を、切削工具Ｗに高速の金属イオンを衝突させ、表面の酸化物除去を行うボンバード領域として用いてもよい。通常、ボンバード処理とコーティング処理は、圧力、バイアスなどの条件が異なるため、別室で行われる。本実施形態の場合、加熱領域Ｈ１〜Ｈ３を設けたことで、成膜初期から最適な温度条件でコーティング膜を形成することができる。そのため、ボンバード処理をコーティング処理と同じ成膜室３１２内で行ったとしても、密着性や膜質を低下させることなく、コーティング膜を形成することができる。したがって、本実施形態によれば、ボンバード室を設ける場合と比較して成膜装置を短くすることができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係る成膜装置について説明する。
第４実施形態は、第３実施形態の変形例であり、第３実施形態と共通の構成については適宜説明を省略する。

図１４は、第４実施形態に係る成膜装置の内部構造を示す側面図である。図１５は、第４実施形態に係る成膜装置の内部構造を示す上面図である。
本実施形態の成膜装置４００は、第３実施形態の成膜装置３００から加熱領域Ｈ２を省略し、成膜領域Ｄ１、Ｄ２の間隔を狭めた形態である。

図１４及び図１５に示すように、成膜装置３００は、前処理室１１と、成膜室４１２と、後処理室１３とを備える。前処理室１１と成膜室３１２とは真空弁５２を介して連結され、成膜室３１２と後処理室１３とは真空弁５３を介して連結されている。前処理室１１及び後処理室１３の構成は第１実施形態と共通である。

成膜室４１２には、真空ポンプ１５と、ガス源２６と、バイアス電源１７とが接続されている。成膜室３１２の内部には、キャリア待機領域Ｃ１と、加熱領域Ｈ１と、成膜領域Ｄ１と、成膜領域Ｄ２と、加熱領域Ｈ３と、キャリア待機領域Ｃ２とが、キャリア搬送経路Ｔに沿ってこの順に配置されている。キャリア待機領域Ｃ１、Ｃ２、成膜領域Ｄ１、Ｄ２、加熱領域Ｈ１、Ｈ３の構成はいずれも第３実施形態と共通である。

本実施形態の成膜装置４００においても、切削工具Ｗ上に異なる種類のコーティング膜を積層形成することができる。例えば、第１のコーティング膜と第２のコーティング膜からなる積層膜を形成する場合、第１のコーティング膜は加熱領域Ｈ１、Ｈ３と成膜領域Ｄ１を用いて形成し、第２のコーティング膜は加熱領域Ｈ１、Ｈ３と成膜領域Ｄ２を用いて形成する。また、第３実施形態と同様に、成膜領域Ｄ１、Ｄ２の一方をボンバード領域として用いてもよい。

本実施形態の成膜装置４００では、加熱領域Ｈ２が省略されていることで、第３実施形態の成膜装置３００と比較して、成膜室４１２の長さを短くすることができ、成膜装置の小型化を図ることができる。２つの加熱領域Ｈ１、Ｈ３の間に配置する成膜領域は、全体として搬送キャリア８０の幅（Ｙ方向長さ）と同等またはそれ以下の長さに抑えることが好ましい。これにより、最適な温度条件を維持した状態でコーティング膜を形成することが容易になる。
また本実施形態において、２つの加熱領域Ｈ１、Ｈ３の間には３つ以上の成膜領域を設けてもよい。ただし、加熱領域Ｈ１、Ｈ３の間に長大な成膜領域を配置した場合、加熱領域Ｈ１、Ｈ３で加熱されてから成膜されるまでの間に温度が低下したり、バイアスによって温度が上昇して最適な温度条件から外れやすくなる。したがって、２つの加熱領域の間に配置する成膜領域の数は３つ以下とすることが好ましく、２つ以下とすることがより好ましい。

（変形例）
図１６（ａ）は第１の変形例に係る成膜装置を示す概略図である。
図１６（ａ）に示す成膜装置３０１は、第３実施形態の成膜装置３００において、加熱領域と成膜領域の配置形態を変更した構成である。図１６（ａ）では説明に不要な構成部品を適宜省略して示している。
成膜装置３０１では、加熱領域Ｈ２と加熱領域Ｈ３の間に、第４実施形態のように複数の成膜領域Ｄ２、Ｄ３が配置されている。この場合において、成膜領域Ｄ１〜Ｄ３のうちの１つをボンバード領域として用いてもよい。

図１６（ｂ）は第２の変形例に係る成膜装置を示す概略図である。
図１６（ｂ）に示す成膜装置３０２は、第３実施形態の成膜装置３００において、加熱領域と成膜領域の配置形態を変更した構成である。図１６（ｂ）においても説明に不要な構成部品を適宜省略して示している。
成膜装置３０２では、４つの加熱領域Ｈ１〜Ｈ４と、４つの成膜領域Ｄ１〜Ｄ４を有する。加熱領域Ｈ１と加熱領域Ｈ２の間に成膜領域Ｄ１が配置されている。加熱領域Ｈ２と加熱領域Ｈ３の間に成膜領域Ｄ２、Ｄ３が配置されている。加熱領域Ｈ３と加熱領域Ｈ４との間に成膜領域Ｄ４が配置されている。この場合においても、成膜領域Ｄ１〜Ｄ４のうちの１つをボンバード領域として用いてもよい。

第２の変形例において、２つの加熱領域に挟まれた成膜領域は、その成膜領域全体の長さを搬送キャリア８０の幅（Ｙ方向長さ）と同等又はそれ以下の長さとすることが好ましい。具体的には、図１６（ｂ）に示す２つの加熱領域Ｈ２、Ｈ３に挟まれた成膜領域Ｄ２、Ｄ３について、成膜領域Ｄ２、Ｄ３を合計した長さ（キャリア搬送方向における全体長さ）を、搬送キャリア８０の幅と同等又はそれ以下の長さとすることが好ましい。
また第２の変形例において、近接する２つの加熱領域（例えば加熱領域Ｈ２、Ｈ３）の間に、３つ以上の成膜領域を配置してもよい。しかし、加熱領域同士の距離が長くなると切削工具Ｗの温度制御が難しくなるため、２つの加熱領域の間に配置する成膜領域の数は３つ以下とすることが好ましく、２つ以下とすることがより好ましい。

Ｄ，Ｄ１，Ｄ２…成膜領域、Ｈ，Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３…加熱領域、Ｗ…切削工具、１１…前処理室、１２，２１２，３１２，４１２…成膜室、１３…後処理室、２２Ａ，２２Ｂ，２５Ａ，２５Ｂ，３５Ａ，３５Ｂ…ヒータ（加熱装置）、２３Ａ，２３Ｂ，２４Ａ，３３Ａ，３３Ｂ，３４Ａ…ターゲット、３１〜３３…ローラコンベア（搬送装置）、５２，５３…真空弁、８０…搬送キャリア、１００，２００，３００，４００…成膜装置

本発明の第１の態様によれば、切削工具にコーティング膜を形成する成膜室と、前記成膜室に真空弁を介してそれぞれ連結された前処理室及び後処理室と、前記前処理室から前記成膜室を経由して前記後処理室へ前記切削工具を搬送する搬送経路とを備え、前記切削工具を支持する複数のロッドが搬送方向に沿って起立姿勢で配置された搬送キャリアを用いるインライン式の成膜装置であって、前記成膜室は、前記切削工具に前記コーティング膜を形成する成膜領域と、前記搬送キャリアを前記搬送経路に沿って搬送しつつ前記成膜領域を通過させる搬送装置と、前記成膜領域に対してキャリア搬送方向に隣り合って配置され前記切削工具を前記成膜領域に進入する前に加熱する加熱領域と、前記成膜領域と少なくとも一方の前記真空弁との間に前記搬送キャリアを収容するキャリア待機領域と、を備える、コーティング膜付き切削工具の成膜装置が提供される。

Claims (16)

1. 切削工具にコーティング膜を形成する成膜室と、前記成膜室に真空弁を介してそれぞれ連結された前処理室及び後処理室と、前記前処理室から前記成膜室を経由して前記後処理室へ前記切削工具を搬送する搬送経路とを備え、前記切削工具を支持する複数のロッドが搬送方向に沿って起立姿勢で配置された搬送キャリアを用いるインライン式の成膜装置であって、
   前記成膜室は、前記切削工具に前記コーティング膜を形成する成膜領域と、前記搬送キャリアを前記搬送経路に沿って搬送しつつ前記成膜領域を通過させる搬送装置と、前記成膜領域に対してキャリア搬送方向に隣り合って配置され前記切削工具を加熱する加熱領域と、前記成膜領域と少なくとも一方の前記真空弁との間に前記搬送キャリアを収容するキャリア待機領域と、を備える、コーティング膜付き切削工具の成膜装置。
2. 前記成膜領域には前記搬送キャリアの搬送経路を挟むように複数のターゲットが設けられ、
   前記加熱領域には前記搬送キャリアの搬送経路を挟むように複数の加熱装置が設けられている、請求項１に記載のコーティング膜付き切削工具の成膜装置。
3. 前記キャリア搬送方向における前記成膜領域の両側に、それぞれ前記加熱領域が設けられている、請求項１又は２に記載のコーティング膜付き切削工具の成膜装置。
4. 前記キャリア搬送方向に沿って、複数の前記成膜領域が設けられている、請求項１又は２に記載のコーティング膜付き切削工具の成膜装置。
5. 前記複数の成膜領域の前記キャリア搬送方向の両側に、それぞれ前記加熱領域が設けられている、請求項４に記載のコーティング膜付き切削工具の成膜装置。
6. 前記キャリア搬送方向に沿って、複数の前記加熱領域と複数の前記成膜領域とが交互に配置され、前記キャリア搬送方向における前記成膜領域の両側にそれぞれ前記加熱領域が設けられている、請求項４に記載のコーティング膜付き切削工具の成膜装置。
7. 一又は複数の前記成膜領域の両側に設けられた２つの加熱領域間の長さが、前記搬送キャリアの前記搬送方向の長さよりも小さい、請求項３、請求項５又は６に記載のコーティング膜付き切削工具の成膜装置。
8. 前記搬送キャリアに前記切削工具を回転させる回転機構が設けられている、請求項１から７のいずれか１項に記載のコーティング膜付き切削工具の成膜装置。
9. 前記加熱領域と少なくとも一方の前記真空弁との間に前記搬送キャリアを収容するキャリア待機領域が設けられている、請求項１から８のいずれか１項に記載のコーティング膜付き切削工具の成膜装置。
10. 前記加熱領域の前記搬送方向の幅は、前記搬送キャリアの前記搬送方向の長さよりも小さい、請求項１から９のいずれか１項に記載のコーティング膜付き切削工具の成膜装置。
11. 切削工具にコーティング膜を形成する成膜室と、前記成膜室に真空弁を介してそれぞれ連結された前処理室及び後処理室と、前記前処理室から前記成膜室を経由して前記後処理室へ前記切削工具を搬送する搬送経路とを備え、前記切削工具を支持する複数のロッドが搬送方向に沿って起立姿勢で配置された搬送キャリアを用いるインライン式の成膜装置を用いて前記切削工具の表面にコーティング膜を形成する成膜方法であって、
    前記切削工具を搬送キャリアに搭載することと、
    前記成膜室に前記搬送キャリアを搬入することと、
    前記成膜室内で前記搬送キャリアを前記搬送経路に沿って搬送しつつ、前記切削工具を加熱する加熱領域と、前記コーティング膜を形成する成膜領域と、を順次通過させることと、
    を含む切削工具用コーティング膜の成膜方法。
12. 前記加熱領域において前記搬送経路を挟んだ両側から前記切削工具を加熱し、前記成膜領域において前記搬送経路を挟んだ両側から前記コーティング膜を成膜する、請求項１１に記載の切削工具用コーティング膜の成膜方法。
13. 前記成膜領域に対して前記搬送キャリアの搬送方向の両側にそれぞれ前記加熱領域を配置し、複数の前記加熱領域と前記成膜領域とを含む領域に対して前記搬送キャリアを往復移動させることで前記切削工具上に複数層のコーティング膜を形成する、請求項１１又は１２に記載の切削工具用コーティング膜の成膜方法。
14. 前記搬送キャリアの搬送方向に沿って複数の前記成膜領域を配置し、前記搬送キャリアを複数の前記成膜領域に順次通過させることで、前記切削工具上に複数層の前記コーティング膜を形成する、請求項１１又は１２に記載の切削工具用コーティング膜の成膜方法。
15. 前記搬送キャリアの搬送方向に沿って複数の前記加熱領域と複数の前記成膜領域を交互に通過させる、請求項１４に記載の切削工具用コーティング膜の成膜方法。
16. 前記搬送キャリア上で前記切削工具を回転させながら前記コーティング膜を成膜する、請求項８から１５のいずれか１項に記載の切削工具用コーティング膜の成膜方法。

Images