KR102319219B1 - 성막 장치, 코팅막 부착 절삭 공구의 제조 방법 - Google Patents

성막 장치, 코팅막 부착 절삭 공구의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

피성막물에 코팅막을 형성하는 성막 영역을 갖는 성막실과, 피성막물을 지지한 반송 캐리어를 반송하는 반송 장치와, 반송 캐리어를 통해서 피성막물에 바이어스 전압을 인가하는 바이어스 전원을 구비하고, 반송 캐리어에는, 피성막물을 지지하여 축 둘레로 회전하는 복수의 로드가 기립 자세로 캐리어 반송 방향을 따라서 배치되고, 로드의 외주면에 직경 방향 외측으로 돌출되는 돌출 부재가 형성되고, 성막실의 벽면에, 성막실 내를 이동하는 반송 캐리어의 돌출 부재를 걸어 로드를 축 둘레로 회전시키는 간섭 부재가 절연 부재를 개재하여 형성되고, 간섭 부재와 바이어스 전원은 전기적으로 접속되어 있는, 성막 장치.

Description

성막 장치, 코팅막 부착 절삭 공구의 제조 방법{FILM FORMING DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING COATED CUTTING TOOL}
본 발명은 성막 장치, 코팅막 부착 절삭 공구의 제조 방법에 관한 것이다.
본원은 2015년 1월 26일에 일본에서 출원된 일본국 특허출원 2015-012602호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
절삭 공구를 회전시키면서 절삭 공구 표면에 코팅을 행하는 성막 장치가 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1 에 기재된 이온 플레이팅 장치에서는, 피처리물을 지지하는 테이블축에 기어상의 회전환이 형성되는 한편, 캐리어 프레임의 경로 근방에 간섭 부재가 형성된다. 캐리어 프레임의 이동에 수반하여 간섭 부재와 회전환이 접촉하고, 회전환이 회전함으로써 피처리물이 회전한다.
일본국 공개특허공보 평6-322537호
그런데, 절삭 공구의 성막 프로세스에서는, 피처리물에 바이어스 전압을 인가하면서 코팅이 행해진다. 그러나, 특허문헌 1 에 기재된 이온 플레이팅 장치에서 캐리어 프레임에 바이어스 전압을 인가하면서 코팅을 행하면, 캐리어 프레임의 이동 중에 바이어스 전압이 불규칙하게 변동되는 것이 판명되었다. 코팅 중에 바이어스 전압이 변화되면, 원하는 막질의 코팅막이 얻어지지 않게 될 우려가 있다.
본 발명은 피처리물을 회전시키면서 코팅을 행할 때의 바이어스 전압을 안정적으로 유지하여, 고품질의 코팅막을 형성할 수 있는 성막 장치를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
또 본 발명은 고품질의 코팅막을 갖는 절삭 공구를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 피성막물에 코팅막을 형성하는 성막 영역을 갖는 성막실과, 상기 피성막물을 지지한 반송 캐리어를 반송하는 반송 장치와, 상기 반송 캐리어를 통해서 상기 피성막물에 바이어스 전압을 인가하는 바이어스 전원을 구비하고, 상기 피성막물에 바이어스 전압을 인가하면서 상기 반송 캐리어를 상기 성막 영역에 통과시킴으로써 상기 코팅막을 형성하는 성막 장치로서, 상기 반송 캐리어에는, 상기 피성막물을 지지하여 축 둘레로 회전하는 복수의 로드가 기립 자세로 캐리어 반송 방향을 따라서 배치되고, 상기 로드의 외주면에 직경 방향 외측으로 돌출되는 돌출 부재가 형성되고, 상기 성막실의 벽면에, 상기 성막실 내를 이동하는 상기 반송 캐리어의 상기 돌출 부재를 걸어 상기 로드를 축 둘레로 회전시키는 간섭 부재가 절연 부재를 개재하여 형성되고, 상기 간섭 부재와 상기 바이어스 전원은 전기적으로 접속되어 있는, 성막 장치가 제공된다.
이 구성에 의하면, 간섭 부재와 반송 캐리어의 돌출 부재를 동 전위로 유지할 수 있기 때문에, 간섭 부재와 돌출 부재가 접촉했을 때에 스파크에 의한 반송 캐리어의 전압 저하가 발생되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 고품질의 코팅막을 형성할 수 있다.
상기 반송 장치는, 상기 반송 캐리어의 반송 방향을 따라서 배치된 복수의 반송 롤러를 갖고, 상기 간섭 부재와 상기 바이어스 전원이, 1 개 또는 복수의 상기 반송 롤러를 개재하여 전기적으로 접속되어 있는 구성으로 해도 된다.
상기 간섭 부재는, 상기 성막 영역 내를 통과하는 상기 로드를 회전시키는 위치에 형성되어 있는 구성으로 해도 된다.
상기 간섭 부재는, 상기 캐리어 반송 방향에 있어서의 상기 성막 영역의 중앙부에 있어서 상기 로드를 회전시키는 구성으로 해도 된다.
상기 로드의 둘레 방향에 등간격으로 복수의 상기 돌출 부재가 형성되어 있는 구성으로 해도 된다.
상기 성막실은, 상기 성막 영역에 대해서 캐리어 반송 방향에 서로 이웃하여 배치되어 상기 피성막물을 상기 성막 영역에 진입하기 전에 가열하는 가열 영역과, 상기 성막 영역과 상기 성막실의 단부 사이에 상기 반송 캐리어를 수용하는 캐리어 대기 영역을 갖는 구성으로 해도 된다.
상기 캐리어 반송 방향에 있어서의 상기 성막 영역의 양측에 상기 가열 영역이 형성되어 있는 구성으로 해도 된다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 피성막물에 코팅막을 형성하는 성막실과, 상기 피성막물을 지지한 반송 캐리어를 반송하는 반송 장치와, 상기 반송 캐리어를 개재하여 상기 피성막물에 바이어스 전압을 인가하는 바이어스 전원을 구비하고, 상기 반송 캐리어에는, 상기 피성막물을 지지하여 축 둘레로 회전하는 복수의 로드가 기립 자세로 캐리어 반송 방향을 따라서 배치되고, 상기 로드의 외주면에 직경 방향 외측으로 돌출되는 돌출 부재가 형성되고, 상기 성막실의 벽면에 상기 돌출 부재를 걸어 상기 로드를 축 둘레로 회전시키는 간섭 부재가 형성된 성막 장치를 사용하는 코팅막 부착 절삭 공구의 제조 방법으로서, 상기 절삭 공구를 반송 캐리어에 탑재하는 것과, 상기 성막실 내에서 상기 반송 캐리어를 반송하여 상기 성막 영역을 통과시키는 것과, 상기 절삭 공구와 상기 간섭 부재에 상기 바이어스 전압을 인가한 상태에서, 상기 간섭 부재와 상기 돌출 부재를 간섭시켜, 상기 로드를 회전시키는 것을 포함하는, 코팅막 부착 절삭 공구의 제조 방법이 제공된다.
이 제조 방법에 의하면, 간섭 부재와 반송 캐리어의 돌출 부재를 동 전위로 유지할 수 있기 때문에, 간섭 부재와 돌출 부재가 접촉했을 때 스파크에 의한 반송 캐리어의 전압 저하가 발생되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 고품질의 코팅막을 갖는 절삭 공구를 제조할 수 있다.
상기 성막 영역 내를 통과 중인 상기 로드를 회전시키는 제조 방법으로 해도 된다.
상기 캐리어 반송 방향에 있어서의 상기 성막 영역의 중앙부에 있어서 상기 로드를 회전시키는 제조 방법으로 해도 된다.
상기 성막실 내에서 상기 반송 캐리어를 반송하여, 상기 절삭 공구를 가열하는 가열 영역과 상기 성막 영역을 순차적으로 통과시키는 제조 방법으로 해도 된다.
상기 성막 영역에 대해서 상기 반송 캐리어의 반송 방향의 양측에 각각 상기 가열 영역을 배치하고, 복수의 상기 가열 영역과 상기 성막 영역을 포함하는 영역에 대해서 상기 반송 캐리어를 왕복 이동시킴으로써 상기 절삭 공구 상에 복수 층의 코팅막을 형성하는 제조 방법으로 해도 된다.
본 발명에 의하면, 피처리물에 대해서 안정적으로 바이어스 전압을 인가할 수 있어, 고품질의 코팅막을 형성할 수 있는 성막 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 고품질의 코팅막을 갖는 절삭 공구의 제조 방법이 제공된다.
도 1 은, 실시형태에 관련된 성막 장치의 내부 구조를 나타내는 측면도.
도 2 는, 실시형태에 관련된 성막 장치의 내부 구조를 나타내는 상면도.
도 3 은, 반송 캐리어의 구조를 나타내는 측면도.
도 4 는, 절삭 공구 (W) 의 지지 양태를 나타내는 도면.
도 5 는, 회전 기구 및 바이어스 전압 인가 기구를 설명하기 위한 성막실의 부분 단면도.
도 6 은, 회전 동작을 설명하기 위한 성막실의 상면도.
도 7 은, 실시형태의 성막 장치에 있어서의 반송 캐리어의 바이어스 전압의 변화를 나타내는 그래프.
도 8 은, 아암 부재와 바이어스 전원이 접속되어 있지 않은 구성에 있어서의 반송 캐리어의 바이어스 전압의 변화를 나타내는 그래프.
이하, 실시형태에 관련된 성막 장치 및 절삭 공구의 제조 방법에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1 은, 실시형태에 관련된 성막 장치의 내부 구조를 나타내는 측면도이다. 도 2 는, 실시형태에 관련된 성막 장치의 내부 구조를 나타내는 상면도이다. 도 3 은, 반송 캐리어의 구조를 나타내는 측면도이다.
도 1 및 도 2 에 나타내는 본 실시형태의 성막 장치 (100) 는, 절삭 공구 (W) 를 탑재한 반송 캐리어 (80) 를 반송하면서, 절삭 공구 (W) 에 대해서 성막 처리를 실시하는 인라인식의 성막 장치이다.
반송 캐리어 (80) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 사각형 프레임상의 프레임 (81) 과, 프레임 (81) 의 틀 내에 기립 자세로 배치된 복수 개 (도시에서는 5 개) 의 로드 (82) 를 갖는다. 각각의 로드 (82) 에, 코팅막 (절삭 공구용 코팅막) 의 형성 대상인 절삭 공구 (W) 가 삽입 통과 지지된다.
여기서 도 4 는, 절삭 공구 (W) 의 지지 양태를 나타내는 도면이다. 로드 (82) 에는 다수의 절삭 공구 (W) 가, 이웃하는 절삭 공구 (W) 사이에 원관 (圓管) 상의 스페이서 (S) 를 개재시킨 상태에서 배치된다. 로드 (82) 는 축 둘레로 자유롭게 회전할 수 있다. 로드 (82) 의 하부에는, 로드 (82) 를 회전시키기 위한 회전 기구 (84) 가 형성되어 있다. 회전 기구 (84) 는, 로드 (82) 에 고정된 원통상의 지지부 (85) 와, 지지부 (85) 의 외주면에 둘레 방향에 등간격으로 형성된 6 개의 돌출 부재 (86) 를 갖는다. 이들 돌출 부재 (86) 는 모두 지지부 (85) 로부터 로드 (82) 의 직경 방향으로 연장되고, 서로 직교한다. 따라서 본 실시형태에서는, 절삭 공구 (W) 를 대략 60°피치로 회전시킬 수 있다.
또한, 돌출 부재 (86) 의 개수나 배치 각도는, 절삭 공구 (W) 의 회전 양태에 따라서 적절히 변경할 수 있다. 예를 들어, 돌출 부재 (86) 의 설치 개수를 4 개나 8 개로 해도 되고, 복수의 돌출 부재 (86) 를 로드 (82) 의 둘레 방향으로 불균일한 간격으로 배치해도 된다.
본 실시형태에 있어서, 절삭 공구 (W) 는, 날끝 교환식 절삭 공구에 사용되는 절삭 인서트이다. 절삭 인서트는, 초경합금 등의 경질 재료에 의해서 형성되는 다각형 판상의 부재로서, 절삭 공구 본체에 장착하기 위한 원형의 장착공이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 절삭 인서트인 절삭 공구 (W) 의 장치공 (h) 에 로드 (82) 를 삽입 통과시킨다.
성막 장치 (100) 는, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 전처리실 (11) 과, 성막실 (12) 과, 후처리실 (13) 을 구비한다. 전처리실 (11) 과 성막실 (12) 은 진공 밸브 (52) 를 개재하여 연결되고, 성막실 (12) 과 후처리실 (13) 은 진공 밸브 (53) 를 개재하여 연결되어 있다. 전처리실 (11) 에는 성막 장치 (100) 내에 반송 캐리어 (80) 를 도입하기 위한 입구측 게이트 밸브 (51) 가 형성되어 있다. 후처리실 (13) 에는 반송 캐리어 (80) 를 배출하기 위한 출구측 게이트 밸브 (54) 가 형성되어 있다.
전처리실 (11), 성막실 (12) 및 후처리실 (13) 의 바닥부측에는, 복수의 반송 롤러를 병설 (倂設) 한 롤러 컨베이어 (반송 장치) (31 ∼ 33) 가 부설되어 있다. 반송 캐리어 (80) 는 롤러 컨베이어 (31 ∼ 33) 위로 반송된다. 본 실시형태에서는, 롤러 컨베이어 (31 ∼ 33) 위의 반송 캐리어 (80) 의 통로가 직선상의 캐리어 반송 경로 (T) 를 구성한다. 절삭 공구 (W) 를 탑재한 반송 캐리어 (80) 는, 캐리어 반송 경로 (T) 를 따라서, 전처리실 (11), 성막실 (12), 후처리실 (13) 로 순차적으로 반송된다.
전처리실 (11) 에는, 진공 펌프 (14) 와, 대기 개방 밸브 (28) 가 접속되어 있다. 전처리실 (11) 의 내부에는, 절삭 공구 (W) 를 반송 캐리어 (80) 째로 가열하기 위한 히터 (21A) 및 히터 (21B) 가 형성되어 있다. 본 실시형태의 경우, 반송 캐리어 (80) 의 양측으로부터 히터 (21A, 21B) 에 의해서 절삭 공구 (W) 를 가열한다. 히터 (21A, 21B) 는 캐리어 반송 방향 (도시 Y 방향) 에 있어서, 반송 캐리어 (80) 의 길이와 동일한 정도의 폭을 갖는다. 또, 연직 방향 (도시 Z 방향) 에 있어서, 반송 캐리어 (80) 의 절삭 공구 (W) 가 유지된 영역과 동일한 정도의 높이를 갖는다. 즉, 히터 (21A, 21B) 는 반송 캐리어 (80) 상의 모든 절삭 공구 (W) 를 동시에 가열할 수 있다.
성막실 (12) 에는, 진공 펌프 (15) 와, 가스원 (26) 과, 바이어스 전원 (17) 이 접속되어 있다. 성막실 (12) 의 내부에는, 캐리어 대기 영역 (C1) 과, 가열 영역 (H1) 과, 성막 영역 (D) 과, 가열 영역 (H2) 과, 캐리어 대기 영역 (C2) 이, 캐리어 반송 경로 (T) 를 따라서 이 순서로 배치되어 있다. 성막 영역 (D) 에 있어서의 캐리어 반송 경로 (T) 의 근방에 간섭 부재 (34) 및 간섭 부재 (35) 가 설치되어 있다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 간섭 부재 (34) 와 간섭 부재 (35) 는 캐리어 반송 경로 (T) 를 사이에 두고 서로 반대측에 배치되어 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「성막 영역」이란, 절삭 공구 (W) 의 표면에 단일한 코팅막의 층을 형성하는 기능을 구비한 성막실 내의 영역을 가리킨다. 따라서, 타깃수나 타깃의 배치 상태를 변경한 경우여도, 그들 타깃에 의해서, 절삭 공구 (W) 의 표면에 단일한 코팅막의 층이 형성되는 것이면 1 개의 「성막 영역」이다. 예를 들어, 성막 영역 (D) 에 있어서, 캐리어 반송 방향 (Y 방향) 으로 동종의 타깃을 복수 나열하여 배치해도 된다.
캐리어 대기 영역 (C1) 은, 가열 영역 (H1) 의 앞측에서 반송 캐리어 (80) 를 일시 정지시키는 영역이다. 캐리어 대기 영역 (C2) 은, 가열 영역 (H2) 의 뒤측에서 반송 캐리어 (80) 를 일시 정지시키는 영역이다. 또, 캐리어 대기 영역 (C1, C2) 은, 코팅막 형성 후의 반송 캐리어 (80) 를 일시 정지시키는 영역이기도 하다.
캐리어 대기 영역 (C1) 은, 진공 밸브 (52) 와 성막 영역 (D) 사이에 반송 캐리어 (80) 를 수용할 수 있는 길이로 형성된다. 캐리어 대기 영역 (C1) 은 바람직하게는, 진공 밸브 (52) 와 가열 영역 (H1) 사이에 반송 캐리어 (80) 를 수용할 수 있는 길이로 형성된다.
　캐리어 대기 영역 (C2) 은, 성막 영역 (D) 과 진공 밸브 (53) 사이에 반송 캐리어 (80) 를 수용할 수 있는 길이로 형성된다. 캐리어 대기 영역 (C2) 은, 바람직하게는, 가열 영역 (H2) 과 진공 밸브 (53) 사이에 반송 캐리어 (80) 를 수용할 수 있는 길이로 형성된다.
가열 영역 (H1, H2) 은, 성막 영역 (D) 의 직전에서 절삭 공구 (W) 를 가열하는 영역이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 가열 영역 (H1) 에는, 캐리어 반송 경로 (T) 를 사이에 두도록 히터 (가열 장치) (22A) 및 히터 (가열 장치) (22B) 가 형성되어 있다. 히터 (22A, 22B) 는, 캐리어 대기 영역 (C1) 으로부터 성막 영역 (D) 으로 반송되는 반송 캐리어 (80) 를 가열한다.
가열 영역 (H2) 에는, 캐리어 반송 경로 (T) 를 사이에 두도록 히터 (가열 장치) (25A) 및 히터 (가열 장치) (25B) 가 형성되어 있다. 히터 (25A, 25B) 는, 캐리어 대기 영역 (C2) 으로부터 성막 영역 (D) 으로 반송되는 반송 캐리어 (80) 를 가열한다.
본 실시형태의 경우, 반송 캐리어 (80) 를 히터 (22A, 22B) 사이, 혹은, 히터 (25A, 25B) 사이로 통과시킴으로써 절삭 공구 (W) 를 가열한다. 그 때문에, 히터 (22A, 22B, 25A, 25B) 의 캐리어 반송 방향 (Y 방향) 의 폭은, 반송 캐리어 (80) 의 길이 (Y 방향 길이) 보다 짧다. 한편, 히터 (22A, 22B, 25A, 25B) 의 높이 (Z 방향 길이) 는, 반송 캐리어 (80) 의 절삭 공구 (W) 가 유지된 영역과 동일한 정도의 높이이다.
성막 영역 (D) 은, 절삭 공구 (W) 에 대해서 아크 이온 플레이팅법에 의한 코팅 처리를 행하는 영역이다. 본 실시형태의 경우, 성막 영역 (D) 에, 4 개의 타깃이 배치되어 있다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 타깃 (23A, 23B) 이 캐리어 반송 경로 (T) 를 사이에 두도록 서로 대향하도록 배치되어 있다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 타깃 (23A) 의 연직 하방 (-Z 방향) 에는 타깃 (24A) 이 배치되어 있다. 도시는 되어 있지 않지만, 타깃 (23B) 의 연직 하방에도 타깃 (24A) 과 대향하는 타깃이 배치되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는 원형의 타깃을 복수 개 설치하여 성막 영역 (D) 을 형성하고 있지만, 타깃의 형상은 원형에 한정되지 않는다. 예를 들어, 성막실 (12) 의 상하 방향 (도시 Z 방향) 으로 길이가 긴 장방 형상의 타깃을 사용해도 된다. 또, 성막실 (12) 의 상하 방향으로, 3 개 이상의 타깃을 나열하여 배치해도 된다.
성막 영역 (D) 에는, 추가로, 타깃 (23A, 23B, 24A) 에 아크 방전 전력을 공급하는 도시가 생략된 아크 전원이 설치되어 있다. 바이어스 전원 (17) 은, 반송 캐리어 (80) 가 적어도 성막 영역 (D) 에 위치할 때, 반송 캐리어 (80) 를 통해서 절삭 공구 (W) 에 바이어스 전압을 인가한다.
여기서 도 5 는, 회전 기구 및 바이어스 전압 인가 기구를 설명하기 위한 성막실 (12) 의 부분 단면도이다. 도 6 은, 회전 기구를 설명하기 위한 성막 영역 (D) 의 상면도이다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 성막실 (12) 의 바닥부에, 반송 캐리어 (80) 를 반송하는 롤러 컨베이어 (32) 가 설치되어 있다. 본 실시형태의 경우, 롤러 컨베이어 (32) 는, 2 개의 반송 롤러 (32a, 32b) 와, 반송 롤러 (32a, 32b) 를 동축에 지지하는 샤프트 (32c) 를 갖는다. 샤프트 (32c) 는, 성막실 (12) 의 측벽을 관통하여 성막실 (12) 의 외측으로 연장되어 있다. 성막실 (12) 의 샤프트 (32c) 가 관통하는 위치에는 기밀 봉지 부재 (12a) 가 형성되어, 샤프트 (32c) 의 외주를 기밀하게 봉지하고 있다. 성막실 (12) 의 외측으로 돌출된 샤프트 (32c) 에 바이어스 전원 (17) 이 접속된다.
반송 캐리어 (80) 의 프레임 (81) 은, 하방으로 연장되는 2 개의 다리부 (81a, 81b) 를 갖는다. 로드 (82) 는, 프레임 (81) 에 베어링 (81c) 을 개재하여 지지되어 있다. 반송 캐리어 (80) 는, 다리부 (81a) 가 반송 롤러 (32a) 에 지지되고, 다리부 (81b) 가 반송 롤러 (32b) 에 지지된 상태에서 롤러 컨베이어 (32) 에 의해서 반송된다. 본 실시형태에서는, 적어도 반송 롤러 (32a) 는 도전 부재로 이루어지고, 다리부 (81a) 에 있어서 프레임 (81) 에 전기적으로 접속된다. 따라서, 반송 롤러 (32a) 및 샤프트 (32c) 를 통해서 반송 캐리어 (80) 와 바이어스 전원 (17) 이 전기적으로 접속된다. 반송 캐리어 (80) 에 있어서 프레임 (81), 베어링 (81c) 및 로드 (82) 는 모두 도전 부재로 이루어지고, 반송 롤러 (32a) 로부터 공급되는 바이어스 전압은 로드 (82) 를 통해서 절삭 공구 (W) 에 인가된다.
간섭 부재 (34) 는 롤러 컨베이어 (32) 근방의 성막실 (12) 바닥벽에 세워져 설치되어 있다. 간섭 부재 (34) 는, 성막실 (12) 에 고정된 절연 부재 (36) 와, 절연 부재 (36) 로부터 상방으로 연장되는 주상 (柱狀) 의 지지 부재 (37) 와, 지지 부재 (37) 의 상단으로부터 수평 방향으로 연장되는 아암 부재 (38) 를 갖는다. 적어도 아암 부재 (38) 는 도전 부재로 이루어지고, 케이블 (40) 을 개재하여 반송 롤러 (32a) 와 접속되어 있다. 본 실시형태의 경우, 지지 부재 (37) 의 길이 방향의 도중에 탄성 부재 (37a) 가 설치되어 있다. 탄성 부재 (37a) 는, 지지 부재 (37) 나 아암 부재 (38) 가 충격을 받았을 때, 예를 들어 반송 캐리어 (80) 가 부딪쳤을 때 등에, 충돌의 충격을 완화시켜 간섭 부재 (34) 의 파손을 억제한다. 간섭 부재 (34) 에는, 아암 부재 (38) 를 지지 부재 (37) 의 축 둘레로 회전시키는 회전 구동 기구 (도시 생략) 가 접속된다.
아암 부재 (38) 는, 캐리어 반송 경로 (T) 에 대해서 진퇴 가능하다. 즉, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 아암 부재 (38) 는, 캐리어 반송 경로 (T) 에 간섭하지 않는 위치와, 회전 기구 (84) (돌출 부재 (86)) 의 반송 경로를 일부 차단하는 위치 사이에서 진퇴한다. 아암 부재 (38) 가 캐리어 반송 경로 (T) 내에 진출한 상태에서, 반송 캐리어 (80) 가 성막 영역 (D) 의 중앙부 (캐리어 반송 방향의 중앙부) 에 진입하면, 도 4 내지 도 6 에 나타내는 바와 같이, 회전 기구 (84) 의 돌출 부재 (86) 가 아암 부재 (38) 에 접촉한다. 그곳으로부터 더욱 반송 캐리어 (80) 가 진행하면, 아암 부재 (38) 가 돌출 부재 (86) 를 걸고 있기 때문에, 회전 기구 (84) 및 로드 (82) 가 축 둘레로 회전한다. 이로써, 로드 (82) 에 지지된 절삭 공구 (W) 가 회전한다.
간섭 부재 (35) 는 간섭 부재 (34) 와 동일한 구성을 갖는다. 간섭 부재 (35) 는, 바이어스 전원 (17) 과 전기적으로 접속된 아암 부재 (39) (도 2, 도 6) 를 갖는다. 간섭 부재 (35) 는, 캐리어 반송 방향에 대해서 간섭 부재 (34) 와는 거의 역방향으로 배치된다. 간섭 부재 (35) 의 아암 부재 (39) 는, 가열 영역 (H2) 과 성막 영역 (D) 의 경계부 근방으로부터 성막 영역 (D) 의 중앙부를 항하여 연장되어 있다. 간섭 부재 (35) 는, 성막 영역 (D) 의 중앙부에 있어서, 가열 영역 (H2) 으로부터 성막 영역 (D) 으로 진입하는 반송 캐리어 (80) 의 로드 (82) 를 회전시킨다. 즉 본 실시형태의 성막 장치 (100) 에서는, 캐리어 대기 영역 (C1) 으로부터 가열 영역 (H1) 을 경유하여 성막 영역 (D) 의 중앙부를 통과할 때와, 캐리어 대기 영역 (C2) 으로부터 가열 영역 (H2) 을 경유하여 성막 영역 (D) 의 중앙부를 통과할 때에 로드 (82) 를 회전시키고, 성막 기간 중에 절삭 공구 (W) 를 회전시킨다.
또한, 간섭 부재 (34) 와 간섭 부재 (35) 는, 반송 캐리어 (80) 의 반송 방향에 따라서, 어느 일방만이 회전 기구 (84) 에 간섭한다. 반송 캐리어 (80) 가 캐리어 대기 영역 (C1) 으로부터 성막 영역 (D) 으로 반송될 때에는, 간섭 부재 (34) 의 아암 부재 (38) 만이 캐리어 반송 경로 (T) 내에 진출한 상태가 되어, 로드 (82) 를 회전시킨다. 한편, 반송 캐리어 (80) 가 캐리어 대기 영역 (C2) 으로부터 성막 영역 (D) 으로 반송될 때에는, 간섭 부재 (35) 의 아암 부재 (39) 만이 캐리어 반송 경로 (T) 내에 진출한 상태가 되어, 로드 (82) 를 회전시킨다.
본 실시형태에서는, 간섭 부재 (34, 35) 를 2 개만 형성한 경우에 대해서 설명했지만, 간섭 부재 (34, 35) 의 설치수에는 특별히 제한은 없다. 1 회의 성막 기간 중에 모든 로드 (82) 를 동일 횟수, 동일 각도만큼 회전시키기 위해서 필요한 수의 간섭 부재 (34, 35) 를 설치할 수 있다. 또, 간섭 부재 (34, 35) 의 설치 위치 (로드 (82) 의 회전 위치) 에 대해서도, 성막 영역 (D) 의 중앙부에 한정되는 것이 아니고, 캐리어 대기 영역 (C1) 으로부터 캐리어 대기 영역 (C2) 까지의 임의의 위치에 설치할 수 있다.
후처리실 (13) 에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 진공 펌프 (16) 와, 대기 개방 밸브 (29) 와, 가스원 (27) 이 접속되어 있다. 후처리실 (13) 은, 코팅 처리 후의 절삭 공구 (W) 및 반송 캐리어 (80) 를 냉각시키는 냉각실이다. 가스원 (27) 은, 캐리어 냉각용의 냉각 가스를 후처리실 (13) 내에 공급한다.
다음으로, 본 실시형태의 성막 장치 (100) 를 사용한 성막 방법에 대해서 설명한다.
본 실시형태의 성막 장치 (100) 는, 절삭 공구의 표면에 경질의 코팅막을 형성하는 용도로 바람직하게 사용된다.
피성막물로서의 절삭 공구는, 예를 들어, 절삭 인서트, 드릴, 엔드 밀, 기어 절삭 공구 등이다. 절삭 공구의 재질로는 고속도강, 초경합금, 입방정 질화 붕소, 서멧재, 세라믹재 등을 들 수 있다. 코팅막으로는, 예를 들어, TiN, TiAl, TiAlN, TiCN, AlCr, AlCrN 등을 들 수 있다.
본 실시형태의 성막 장치 (100) 에서는, 캐리어 대기 영역 (C1) 과 캐리어 대기 영역 (C2) 사이에서 반송 캐리어 (80) 를 왕복 이동시켜 성막 영역 (D) 을 복수 회 통과시킴으로써, 반송 캐리어 (80) 상의 절삭 공구 (W) 에 대해서 연속적으로 코팅막을 성막할 수 있다.
이하, 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 반송 캐리어 (80) 에 절삭 공구 (W) 를 탑재한다. 이 때, 성막 장치 (100) 에 있어서, 진공 밸브 (52, 53) 는 폐색되어 있고, 전처리실 (11), 성막실 (12) 및 후처리실 (13) 은 소정의 진공 상태 (예를 들어, 1 × 10-5 ㎩ 정도) 로 유지되어 있다.
다음으로, 전처리실 (11) 의 대기 개방 밸브 (28) 를 열어, 전처리실 (11) 의 실내를 대기압으로 한다. 그 후, 전처리실 (11) 의 실내가 대기압 상태에서 입구측 게이트 밸브 (51) 를 개방하여, 반송 캐리어 (80) 를 전처리실 (11) 내에 반입한다. 반송 캐리어 (80) 는, 탑재된 절삭 공구 (W) 가 히터 (21A, 21B) 와 정면으로 마주하는 위치에 정지시킨다. 그 후, 입구측 게이트 밸브 (51) 를 폐색한다. 다음으로, 진공 펌프 (14) 를 작동시켜, 전처리실 (11) 내를 소정의 진공도 (예를 들어, 1 × 10-3 ㎩ 정도) 가 될 때까지 배기한다.
전처리실 (11) 내가 소정의 진공도에 도달되었다면, 다음으로, 히터 (21A, 21B) 를 작동시켜, 절삭 공구 (W) 와 반송 캐리어 (80) 를 소정 온도까지 가열한다. 본 실시형태에서는, 히터 (21A, 21B) 에 의해서 절삭 공구 (W) 를 양측으로부터 균일하게 가열할 수 있다. 이 가열 처리에 있어서, 로드 (82) 를 축 둘레로 회전시켜도 되고, 절삭 공구 (W) 를 회전시켜도 된다.
절삭 공구 (W) 를 소정 온도로까지 가열했다면, 다음으로, 진공 밸브 (52) 를 개방한다. 그 후, 반송 캐리어 (80) 를 전처리실 (11) 로부터 성막실 (12) 로 이동시킨다. 반송 캐리어 (80) 는, 성막실 (12) 내의 캐리어 대기 영역 (C1) 에 정지시킨다. 반송 캐리어 (80) 의 반입 후, 진공 밸브 (52) 를 폐색한다. 그 후, 전처리실 (11) 에 다음의 반송 캐리어 (80) 를 반입하기 위해서, 대기 개방 밸브 (28) 를 열어 전처리실 (11) 을 대기압으로 복귀시킨다. 그 후에는, 입구측 게이트 밸브 (51) 를 개방하여 다음의 반송 캐리어 (80) 를 반입하고, 상기한 동작을 반복한다.
다음으로, 성막실 (12) 에 있어서, 절삭 공구 (W) 에 대한 코팅 처리를 실행한다.
성막실 (12) 에 있어서, 반송 캐리어 (80) 를 캐리어 대기 영역 (C1) 에 대기시킨 상태에서, 히터 (22A, 22B) 및 히터 (25A, 25B) 를 작동시킨다. 또, 성막 영역 (D) 을 절삭 공구 (W) 에 대한 성막이 가능한 상태로 한다. 구체적으로는, 바이어스 전원 (17) 으로부터 프레임 (81) 을 개재하여 절삭 공구 (W) 에 소정 (예를 들어, -300 V) 의 바이어스 전압이 인가된다. 이 때, 본 실시형태의 성막 장치 (100) 에서는, 바이어스 전원 (17) 과 간섭 부재 (34) 의 아암 부재 (38) 및 간섭 부재 (35) 의 아암 부재 (39) 가 전기적으로 접속되어 있기 때문에, 아암 부재 (38) 에도 소정의 바이어스 전압이 인가된 상태가 된다. 또, 가스원 (26) 으로부터 성막실 (12) 내에 프로세스 가스가 공급되어, 타깃 (23A, 23B, 24A) 의 표면에 아크 방전이 발생되는 압력 조건 (예를 들어, 0.3 ∼ 1 ㎩) 으로 제어된다.
그 후, 반송 캐리어 (80) 의 가열 영역 (H1) 측으로의 반송을 개시한다.
그 후, 반송 캐리어 (80) 가 가열 영역 (H1) 을 통과할 때, 절삭 공구 (W) 는 히터 (22A, 22B) 에 의해서 가열된다. 절삭 공구 (W) 는, 가열 영역 (H1) 의 후단 (＋Y 방향 단 (端)) 을 통과할 때까지의 동안에, 코팅에 적합한 온도로까지 가열된다.
따라서, 히터 (22A, 22B) 의 폭 (Y 방향 길이) 은, 절삭 공구 (W) 가 가열 영역 (H1) 을 통과하는 동안, 절삭 공구 (W) 를 원하는 승온 레이트로 설정 온도까지 가열할 수 있는 길이가 된다.
히터 (22A, 22B) 는, 성막 직전의 절삭 공구 (W) 의 온도를 조정할 수 있으면 되고, 과도하게 폭을 크게 하면 에너지 소비가 커진다. 또, 히터 (22A, 22B) 의 폭을 크게 함으로써 진공 밸브 (52) 에 지나치게 가까워지면, 열에 의해서 진공 밸브 (52) 의 동작 안정성이 저해될 가능성이 있다. 따라서, 히터 (22A, 22B) 의 폭은, 에너지 효율, 진공 밸브 (52) 의 안정 동작의 관점에서, 반송 캐리어 (80) 의 폭 (Y 방향 길이) 보다 짧게 하는 것이 바람직하다.
절삭 공구 (W) 는, 가열 영역 (H1) 에서 소정 온도로 가열된 후, 연속하여 성막 영역 (D) 을 통과한다. 절삭 공구 (W) 가 성막 영역 (D) 을 통과할 때, 절삭 공구 (W) 의 표면에 원하는 조성의 코팅막이 형성된다. 예를 들어, 타깃으로서 Ti 타깃을 사용하고, 프로세스 가스로서 N2 함유 가스를 사용했을 경우, 절삭 공구 (W) 의 표면에 TiN 막이 형성된다. 코팅막의 막두께 및 그 균일성은, 바이어스 전압, 가스 압력, 반송 캐리어 (80) 의 반송 속도, 절삭 공구 (W) 의 회전 각도 피치 등에 의해서 제어할 수 있다.
본 실시형태에서는, 반송 캐리어 (80) 상의 절삭 공구 (W) 는, 성막 영역 (D) 의 중앙부를 통과할 때, 회전 기구 (84) 가 아암 부재 (38) 와 간섭함으로써 축 둘레로 대체로 60°회전하여 정지된다. 이 때에 아암 부재 (38) 에도 바이어스 전압이 인가되어 있기 때문에, 동 전위의 아암 부재 (38) 와 돌출 부재 (86) 가 접촉한다. 본 실시형태의 경우, 성막 영역 (D) 의 중앙부에서 절삭 공구 (W) 가 축 둘레로 60°회전하기 때문에, 성막 영역 (D) 을 통과하는 기간의 전반과 후반에서 절삭 공구 (W) 의 60°어긋난 2 측면이 타깃과 대향한다. 즉, 성막 영역 (D) 을 1 회 통과하는 동안에, 절삭 공구 (W) 의 둘레면 360°중에서, 240° (60°× 2 × 2 면) 의 영역에 코팅이 실시된다.
반송 캐리어 (80) 의 선두측에서부터 순서대로, 성막 영역 (D) 을 통과한 후, 가열 영역 (H2) 에서 다시 가열되고, 그 후에 가열 영역 (H2) 을 빠져 나와 캐리어 대기 영역 (C2) 으로 진입한다. 본 실시형태에서는, 반송 캐리어 (80) 의 최후미에 탑재된 절삭 공구 (W) 가 성막 영역 (D) 의 중앙부에 도달한 시점에서, 반송 캐리어 (80) 의 반송 방향이 반전된다. 즉, 반송 캐리어 (80) 의 반송 방향이, 캐리어 대기 영역 (C2) 으로부터 캐리어 대기 영역 (C1) 으로 향하는 방향으로 변경된다. 이 때, 가열 영역 (H1, H2) 및 성막 영역 (D) 은 정지되지 않고 동작 상태를 유지하고 있다. 따라서 본 실시형태에서는, 반송 캐리어 (80) 의 후미측에 위치하는 일부의 절삭 공구 (W) 에 대해서는 가열 영역 (H2) 에 의한 가열을 받지 않는다.
또한, 반송 캐리어 (80) 의 진행 방향의 리턴은, 상기 이외의 위치에서 행해도 된다. 예를 들어, 반송 캐리어 (80) 의 최후미가 성막 영역 (D) 으로부터 빠져 나온 시점에서 행해도 된다.
반송 캐리어 (80) 의 반송 방향이 반전되면, 계속하여, 캐리어 대기 영역 (C1) 측에 위치하는 절삭 공구 (W) 에서부터 순서대로 코팅막이 적층된다. 즉, 반송 캐리어 (80) 의 반송 방향에 있어서의 선두측 (캐리어 대기 영역 (C1) 측의 단부) 에 위치하는 절삭 공구 (W) 에서부터 순서대로, 성막 영역 (D) 에 의한 코팅이 실시된다. 반송 캐리어 (80) 가 반전되는 시점에서 캐리어 대기 영역 (C2) 에 위치해 있던 절삭 공구 (W) 에 대해서는, 가열 영역 (H2) 에 의한 가열 처리, 성막 영역 (D) 에 의한 코팅이 실시되고, 또한 코팅 중에는 간섭 부재 (35) 와 돌출 부재 (86) 의 간섭에 의한 회전 동작이 실행된다. 이 복로에 있어서의 회전 동작에 있어서도, 성막 영역 (D) 의 중앙부에 있어서, 회전 기구 (84) 의 돌출 부재 (86) 와 간섭 부재 (35) 의 아암 부재 (39) 가 접촉하여, 로드 (82) 및 절삭 공구 (W) 가 축 둘레로 대체로 60°회전한다. 이 때에도 동 전위의 돌출 부재 (86) 와 아암 부재 (39) 가 접촉한다.
그 후, 반송 캐리어 (80) 의 최후미 (캐리어 대기 영역 (C2) 측의 단부) 에 탑재된 절삭 공구 (W) 가 성막 영역 (D) 의 중앙부에 도달한 시점에서, 반송 캐리어 (80) 의 반송 방향이 다시 반전된다. 즉, 반송 캐리어 (80) 의 반송 방향이, 캐리어 대기 영역 (C2) 으로부터 캐리어 대기 영역 (C1) 으로 향하는 방향으로 다시 변경된다.
또한, 이 때의 반송 캐리어 (80) 의 진행 방향의 리턴에 대해서도, 반송 캐리어 (80) 의 최후미가 성막 영역 (D) 으로부터 빠져 나온 시점에서 행해도 된다.
그 후, 캐리어 대기 영역 (C2) 측에 위치하는 절삭 공구 (W) 로부터 순서대로 코팅막이 적층된다. 즉, 반송 캐리어 (80) 의 반송 방향에 있어서의 선두측 (캐리어 대기 영역 (C2) 측의 단부) 에 위치하는 절삭 공구 (W) 에서부터 순서대로, 성막 영역 (D) 에 의한 코팅이 실시되고, 코팅 중에는 간섭 부재 (34) 와 돌출 부재 (86) 의 간섭에 의한 회전 동작 (축 둘레에 대체로 60°) 이 실행된다. 반송 캐리어 (80) 의 재반전 시점에서 캐리어 대기 영역 (C1) 또는 가열 영역 (H1) 에 위치하고 있던 절삭 공구 (W) 에 대해서는, 가열 영역 (H1) 에 의한 가열 처리와, 성막 영역 (D) 에 의한 코팅이 순차적으로 실시된다.
본 실시형태에서는, 캐리어 대기 영역 (C1) 과 캐리어 대기 영역 (C2) 사이에서 반송 캐리어 (80) 를 1 왕복 반이동시키고, 성막 영역 (D) 을 3 회 통과시킨다. 그리고, 성막 영역 (D) 의 중앙을 통과할 때마다 절삭 공구 (W) 를 60°회전시키기 때문에, 절삭 공구 (W) 의 둘레면에 대해서 합계 720°의 범위로 코팅이 실시된다. 즉, 절삭 공구 (W) 의 각 부위에 대해서 균일하게 2 층분의 코팅이 실시된다.
그 후, 반송 캐리어 (80) 가 캐리어 대기 영역 (C2) 에 수용되면 코팅 처리가 종료된다. 구체적으로, 절삭 공구 (W) 로의 바이어스 전압 인가 및 아크 방전을 정지시킨다.
다음으로, 성막실 (12) 과 후처리실 (13) 사이의 진공 밸브 (53) 를 개방하여, 반송 캐리어 (80) 를 후처리실 (13) 에 송출한다. 반송 캐리어 (80) 가 후처리실 (13) 에 반입되면, 진공 밸브 (53) 를 폐색한다. 이 반송 동작에 있어서, 전처리실 (11) 과의 사이의 진공 밸브 (52) 를 개방하여, 다음의 반송 캐리어 (80) 를 성막실 (12) 내에 반입하는 동작을 병행하여 실시해도 된다.
후처리실 (13) 에서는, 성막실 (12) 로부터 반입된 반송 캐리어 (80) 를 실내에서 정지시켜 냉각시킨다. 냉각 처리는, 가스원 (27) 으로부터 실내로 냉각 가스를 공급하면서, 소정 시간 압력을 유지함으로써 실시한다. 냉각 가스로는 불활성 가스를 사용할 수 있다.
냉각 처리가 완료되었다면, 대기 개방 밸브 (29) 를 열어 후처리실 (13) 내를 대기압으로 복귀시킨다. 그 후, 출구측 게이트 밸브 (54) 를 개방하여, 반송 캐리어 (80) 를 후처리실 (13) 로부터 반출한다. 반송 캐리어 (80) 의 반출 후, 후처리실 (13) 에서는 진공 펌프 (16) 에 의한 배기 동작이 행해진다. 그 후, 후처리실 (13) 은, 다음의 반송 캐리어 (80) 의 반입이 이루어질 때까지, 소정의 진공도 (예를 들어, 1 × 10-3 ㎩) 를 유지한다.
본 실시형태의 성막 장치 (100) 의 전처리실 (11), 성막실 (12) 및 후처리실 (13) 은, 각각에 1 개의 반송 캐리어 (80) 가 수용된 상태로 할 수 있다. 이 상태에서, 전처리실 (11) 에 있어서의 가열 처리, 성막실 (12) 에 있어서의 코팅 처리, 및 후처리실 (13) 에 있어서의 냉각 처리를 병행하여 실시할 수 있다. 이와 같이 하여 반송 캐리어 (80) 의 반송과, 각 실에서의 가열, 코팅, 냉각의 처리를 반복함으로써, 효율적으로 절삭 공구 (W) 로의 코팅을 실시할 수 있다.
또한, 이상의 설명에서는, 반송 캐리어 (80) 를 2 회 방향 전환하여, 성막 영역 (D) 을 3 회 통과시키는 경우에 대해서 설명했지만, 반송 캐리어 (80) 의 왕복 이동은 필요한 만큼 반복하여 실행할 수 있다. 또, 상기 왕복 이동의 횟수에 따라서, 돌출 부재 (86) 의 개수 (회전 피치) 를 변경하여, 절삭 공구 (W) 의 표면에 있어서의 성막 횟수가 균일해지도록 조정해도 된다.
이상에서 설명한 본 실시형태의 성막 장치 (100) 에 의하면, 반송 캐리어 (80) 상의 절삭 공구 (W) 를 회전시키면서 반송할 수 있다. 따라서, 반송 캐리어 (80) 를 캐리어 대기 영역 (C1, C2) 사이에서 왕복시킴으로써, 타깃 (23A, 23B, 24A) 과 대향하는 절삭 공구 (W) 의 측면을 전환하면서, 절삭 공구 (W) 에 대한 가열 처리와 코팅막의 성막 처리를 연속적으로 실시할 수 있다. 또 본 실시형태에서는, 코팅막의 성막 중에 절삭 공구 (W) 를 적어도 1 회는 소정 각도 회전시키기 때문에, 보다 균일하게 코팅막을 형성할 수 있다.
그리고, 본 실시형태에서는, 아암 부재 (38, 39) 와 바이어스 전원 (17) 이 전기적으로 접속되어 있다. 이로써, 아암 부재 (38, 39) 와 반송 캐리어 (80) 의 돌출 부재 (86) 를 동 전위로 유지할 수 있기 때문에, 아암 부재 (38) 또는 아암 부재 (39) 와 돌출 부재 (86) 가 접촉했을 때, 스파크에 의한 반송 캐리어 (80) 의 전압 저하가 발생되는 것을 억제할 수 있다.
여기서, 도 7 은, 본 실시형태의 성막 장치 (100) 에 있어서의 반송 캐리어 (80) 의 바이어스 전압의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 8 은, 아암 부재 (38, 39) 와 바이어스 전원 (17) 이 접속되어 있지 않은 구성에 있어서의 반송 캐리어 (80) 의 바이어스 전압의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7 과 도 8 의 비교로부터 분명한 바와 같이, 본 실시형태의 성막 장치 (100) 에서는, 성막 기간 중에 반송 캐리어 (80) 의 바이어스 전압을 거의 일정하게 유지할 수 있음에 비해서, 아암 부재 (38, 39) 와 바이어스 전원 (17) 을 접속하지 않은 경우에는, 바이어스 전압이 빈번하게 변동되고, 게다가, 인가 전압 (최대치) 으로부터 거의 0 V 사이에서 크게 변동되고 있다. 이것은, 아암 부재 (38, 39) 와 돌출 부재 (86) 가 접촉한 순간에 양자 사이에 스파크가 발생되어, 반송 캐리어 (80) 측의 전하가 해방되어 버리기 때문이다.
본 실시형태에서는, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 성막 영역 (D) 의 중앙부에서 간섭 부재 (34, 35) 와 회전 기구 (84) 를 간섭시킨다. 이와 같은 상황에서 스파크에 의한 바이어스 전압 저하가 발생되면, 원하는 막질의 코팅막을 절삭 공구 (W) 의 표면에 형성할 수 없게 된다.
이에 비해서, 본 실시형태의 성막 장치 (100) 에서는, 아암 부재 (38, 39) 와 돌출 부재 (86) 를 동 전위로 할 수 있어, 양자가 접촉했을 때의 스파크를 억제할 수 있다. 그 결과, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 바이어스 전압이 일정하게 유지되기 때문에, 절삭 공구 (W) 의 표면에 안정적으로 원하는 막질의 코팅막을 형성할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 성막 장치 (100) 에 의하면, 고품질의 코팅막을 형성할 수 있다.
또한, 성막 영역 (D) 으로부터 떨어진 위치에서 로드 (82) 를 회전시키는 구성이어도, 반송 캐리어 (80) 상에는 복수 개의 로드 (82) 가 형성되어 있고, 1 개의 로드 (82) 가 회전되는 순간에, 그 로드 (82) 보다 선두측에 위치하는 로드 (82) 는 성막 영역 (D) 에 위치하고 있는 경우가 있다. 따라서, 성막 영역 (D) 의 외측에서 로드 (82) 를 회전시키는 경우에도, 성막 중인 절삭 공구 (W) 의 바이어스 전압에 변동을 일으킬 우려가 있다. 그래서 본 실시형태와 같이 아암 부재 (38, 39) 에 바이어스 전압을 인가하는 것이 바람직하다.
또 본 실시형태의 성막 장치 (100) 에 의하면, 성막실 (12) 의 성막 영역 (D) 의 캐리어 반송 방향 양측 (도시 -Y 방향측, ＋Y 방향측) 에, 가열 영역 (H1, H2) 이 형성되어 있음으로써, 절삭 공구 (W) 를 성막 직전에 소정 온도로까지 가열할 수 있다. 이로써, 반송 캐리어 (80) 전체의 절삭 공구 (W) 를, 코팅 직전에 일정한 온도로 조정할 수 있다.
만약, 성막실 (12) 에 가열 영역 (H1) 이 형성되어 있지 않은 경우, 전처리실 (11) 에서 가열된 직후의 반송 캐리어 (80) 상의 절삭 공구 (W) 는 거의 균일한 온도이지만, 반송 캐리어 (80) 의 선두측의 절삭 공구 (W) 와 후미측의 절삭 공구 (W) 에서는, 가열되고 나서 성막 영역 (D) 에 진입할 때까지의 시간에 차가 있다.
그 때문에, 반송 캐리어 (80) 의 선두측의 절삭 공구 (W) 와 후미측의 절삭 공구 (W) 에서 성막 온도에 차가 발생되어 버려, 코팅막의 막질에 영향을 미칠 가능성이 있다.
이에 비해서, 본 실시형태의 성막 장치 (100) 에서는, 가열 영역 (H1) 에서의 가열에 의해서, 모든 절삭 공구를 항상 일정한 온도에서 성막 영역 (D) 에 진입시킬 수 있다. 따라서, 일정한 온도 조건 하에서 코팅 처리할 수 있기 때문에, 절삭 공구 (W) 마다 코팅막의 품질이 불균일해지는 것을 억제하여, 양호한 수율로 코팅막을 형성할 수 있다.
또, 성막실 (12) 에 가열 영역 (H1) 을 형성하지 않은 경우, 성막 개시시에는 온도가 낮고, 성막 영역 (D) 의 아크 방전이나 바이어스 인가에 의한 발열에 의해서 급격하게 절삭 공구 (W) 의 온도가 상승한다. 그 때문에, 성막의 초기에 저온 조건에서 코팅막을 형성하게 되어, 밀착성이나 막질이 열등한 코팅막이 형성될 우려가 있다.
이에 비해서, 본 실시형태에서는, 성막의 초기부터 최후까지 최적 온도에서 코팅할 수 있어, 고품질의 코팅막을 형성할 수 있다.
또 본 실시형태에서는, 반송 캐리어 (80) 의 복수의 로드 (82) 가 캐리어 반송 방향을 따라서 기립 자세로 배열되고, 절삭 공구 (W) 는 로드 (82) 에 지지되어 있다. 이로써, 성막 영역 (D) 을 통과하는 절삭 공구 (W) 와 타깃 (23A, 23B, 24A) 의 거리가 거의 일정하게 유지된다. 그 때문에, 개개의 절삭 공구 (W) 에 있어서, 성막 온도뿐만 아니라, 다른 성막 조건도 거의 일정해진다. 그 결과, 막두께 방향에 있어서 보다 균질한 코팅막을 형성할 수 있다.
산업상 이용가능성
본 발명에 의하면, 피처리물에 대해서 안정적으로 바이어스 전압을 인가할 수 있어, 고품질의 코팅막을 형성할 수 있는 성막 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 고품질의 코팅막을 갖는 절삭 공구의 제조 방법이 제공된다.
따라서, 산업상 이용가능성을 갖는다.
12 : 성막실,
17 : 바이어스 전원,
32a, 32b : 반송 롤러,
34, 35 : 간섭 부재,
36 : 절연 부재,
38, 39 : 아암 부재,
80 : 반송 캐리어,
82 : 로드,
86 : 돌출 부재,
100 : 성막 장치,
31 : 롤러 컨베이어 (반송 장치),
D : 성막 영역,
W : 절삭 공구,
C1, C2 : 캐리어 대기 영역,
H1, H2 : 가열 영역

Claims (12)

  1. 피성막물에 코팅막을 형성하는 성막 영역을 갖는 성막실과, 상기 피성막물을 지지한 반송 캐리어를 반송하는 반송 장치와, 상기 반송 캐리어를 통해서 상기 피성막물에 바이어스 전압을 인가하는 바이어스 전원을 구비하고, 상기 피성막물에 바이어스 전압을 인가하면서 상기 반송 캐리어를 상기 성막 영역에 통과시킴으로써 상기 코팅막을 형성하는 성막 장치로서,
    상기 반송 캐리어에는, 상기 피성막물을 지지하여 축 둘레로 회전하는 복수의 로드가 기립 자세로 캐리어 반송 방향을 따라서 배치되고,
    상기 반송 장치는, 상기 반송 캐리어의 반송 방향을 따라서 배치된 복수의 반송 롤러를 갖고, 상기 반송 롤러는 상기 성막실의 측벽을 관통해서 연장되는 샤프트에 지지되고,
    상기 샤프트에는 상기 바이어스 전원이 전기적으로 접속되어 있고,
    상기 로드의 외주면에 직경 방향 외측으로 돌출되는 돌출 부재가 형성되고,
    상기 성막실의 벽면에, 상기 성막실 내를 이동하는 상기 반송 캐리어의 상기 돌출 부재를 걸어 상기 로드를 축 둘레로 회전시키는 간섭 부재가 절연 부재를 개재하여 형성되고,
    상기 간섭 부재와 상기 바이어스 전원은 전기적으로 접속되어 있고,
    상기 간섭 부재와 상기 바이어스 전원이 상기 성막실 내에서 케이블을 개재하여 전기적으로 접속되고,
    상기 간섭 부재는 상기 절연 부재에서 연장되는 지지 부재와, 상기 지지 부재에 설치된 아암 부재를 가지며, 상기 아암 부재는 상기 케이블을 개재하여 상기 반송 롤러와 접속되어 있는, 성막 장치.
  2. 피성막물에 코팅막을 형성하는 성막 영역을 갖는 성막실과, 상기 피성막물을 지지한 반송 캐리어를 반송하는 반송 장치와, 상기 반송 캐리어를 통해서 상기 피성막물에 바이어스 전압을 인가하는 바이어스 전원을 구비하고, 상기 피성막물에 바이어스 전압을 인가하면서 상기 반송 캐리어를 상기 성막 영역에 통과시킴으로써 상기 코팅막을 형성하는 성막 장치로서,
    상기 반송 캐리어에는, 상기 피성막물을 지지하여 축 둘레로 회전하는 복수의 로드가 기립 자세로 캐리어 반송 방향을 따라서 배치되고,
    상기 반송 장치는, 상기 반송 캐리어의 반송 방향을 따라서 배치된 복수의 반송 롤러를 갖고, 상기 반송 롤러는 상기 성막실의 측벽을 관통해서 연장되는 샤프트에 지지되고,
    상기 샤프트에는 상기 바이어스 전원이 전기적으로 접속되어 있고,
    상기 로드의 외주면에 직경 방향 외측으로 돌출되는 돌출 부재가 형성되고,
    상기 성막실의 벽면에, 상기 성막실 내를 이동하는 상기 반송 캐리어의 상기 돌출 부재를 걸어 상기 로드를 축 둘레로 회전시키는 간섭 부재가 절연 부재를 개재하여 형성되고,
    상기 간섭 부재와 상기 바이어스 전원은 전기적으로 접속되어 있고,
    상기 성막실은, 상기 성막 영역에 대해서 캐리어 반송 방향으로 서로 이웃하여 배치되고 상기 피성막물을 상기 성막 영역에 진입하기 전에 가열하는 가열 영역과, 상기 성막 영역과 상기 성막실의 단부 사이에 상기 반송 캐리어를 수용하는 캐리어 대기 영역을 갖는, 성막 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 캐리어 반송 방향에 있어서의 상기 성막 영역의 양측에 상기 가열 영역이 형성되어 있는, 성막 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 간섭 부재와 상기 바이어스 전원이, 1 개 또는 복수의 상기 반송 롤러를 개재하여 전기적으로 접속되어 있는, 성막 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 간섭 부재는, 상기 성막 영역 내를 통과하는 상기 로드를 회전시키는 위치에 형성되어 있는, 성막 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 간섭 부재는, 상기 캐리어 반송 방향에 있어서의 상기 성막 영역의 중앙부에 있어서 상기 로드를 회전시키는, 성막 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로드의 둘레 방향에 등간격으로 복수의 상기 돌출 부재가 형성되어 있는, 성막 장치.
  8. 피성막물에 코팅막을 형성하는 성막 영역을 갖는 성막실과, 상기 피성막물을 지지한 반송 캐리어를 반송하는 반송 장치와, 상기 반송 캐리어를 통해서 상기 피성막물에 바이어스 전압을 인가하는 바이어스 전원을 구비하고, 상기 반송 캐리어에는, 상기 피성막물을 지지하여 축 둘레로 회전하는 복수의 로드가 기립 자세로 캐리어 반송 방향을 따라서 배치되고, 상기 반송 장치는, 상기 반송 캐리어의 반송 방향을 따라서 배치된 복수의 반송 롤러를 갖고, 상기 반송 롤러는 상기 성막실의 측벽을 관통해서 연장되는 샤프트에 지지되고, 상기 샤프트에는 상기 바이어스 전원이 전기적으로 접속되어 있고, 상기 로드의 외주면에 직경 방향 외측으로 돌출되는 돌출 부재가 형성되고, 상기 성막실의 벽면에 상기 돌출 부재를 걸어 상기 로드를 축 둘레로 회전시키는 간섭 부재가 형성된 성막 장치를 사용하는 코팅막 부착 절삭 공구의 제조 방법으로서,
    상기 절삭 공구를 반송 캐리어에 탑재하는 공정과,
    상기 성막실 내에서 상기 반송 캐리어를 반송하여 상기 성막 영역을 통과시키는 공정과,
    상기 절삭 공구와 상기 간섭 부재에 상기 바이어스 전압을 인가한 상태에서, 상기 간섭 부재와 상기 돌출 부재를 간섭시켜, 상기 로드를 회전시키는 공정을 포함하고,
    상기 성막 영역 내를 통과 중인 상기 로드를 회전시키고,
    상기 캐리어 반송 방향에 있어서의 상기 성막 영역의 중앙부에 있어서 상기 로드를 회전시키고,
    상기 성막실 내에서 상기 반송 캐리어를 반송하여, 상기 절삭 공구를 가열하는 가열 영역과 상기 성막 영역을 순차적으로 통과시키는, 코팅막 부착 절삭 공구의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 성막 영역에 대해서 상기 반송 캐리어의 반송 방향의 양측에 각각 상기 가열 영역을 배치하고, 복수의 상기 가열 영역과 상기 성막 영역을 포함하는 영역에 대해서 상기 반송 캐리어를 왕복 이동시킴으로써 상기 절삭 공구 상에 복수 층의 코팅막을 형성하는, 코팅막 부착 절삭 공구의 제조 방법.
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