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JP7839440B2 - Method for removing coating from tools, and apparatus for removing coating. - Google Patents
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JP7839440B2 - Method for removing coating from tools, and apparatus for removing coating. - Google Patents

Method for removing coating from tools, and apparatus for removing coating.

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Description

本発明は、プラズマを用いて工具の被膜を除去する被膜除去方法及び被膜除去装置に関するものである。This invention relates to a coating removal method and apparatus for removing coatings from tools using plasma.

従来、工具鋼や超硬合金からなる基材の表面に被膜処理(コーティング処理)を施すことで、基材が本来持つ特性に加えて、例えば耐摩耗性や耐熱性等の特性をさらに付与させるようにした、所謂コーティング工具やコーテッド工具と呼ばれるものがある。このような工具は、使用に伴い表面に形成された被膜が摩耗や剥離してその寿命を迎えることになる。従来このような使用済みの工具はそのまま再利用されることなく廃棄されることが多いが、近年では、使用済みの工具の表面の被膜をきれいに除去し(脱膜し)、再び成膜を行うことで、再生利用することが行われている。Traditionally, there are so-called coated tools or coated materials, which are made by applying a coating treatment (film treatment) to the surface of a base material made of tool steel or cemented carbide, thereby adding properties such as wear resistance and heat resistance to the base material's inherent characteristics. Such tools reach the end of their lifespan when the coating on their surface wears off or peels off with use. Traditionally, these used tools were often discarded without being reused, but in recent years, the coating on the surface of used tools has been carefully removed (defilm formation), and then a new coating has been applied for recycling.

工具の表面の被膜を除去する方法として、例えば特許文献1には、イオン源から発せられるイオンビームを工具に照射することにより表面の被膜を除去する方法が記載されている。しかしながら、このようなイオンビームの照射による方法は処理領域が狭いため、一度に処理できる工具の量が少なく、脱膜のプロセスとして効率が悪いという課題がある。As a method for removing surface coatings from tools, for example, Patent Document 1 describes a method of removing surface coatings by irradiating the tool with an ion beam emitted from an ion source. However, this method using ion beam irradiation has the drawback of being inefficient as a decoupling process because the processing area is small, resulting in a small amount of tool being processed at once.

工具の表面の被膜を除去する別の方法として、工具を配置した真空容器内でプラズマを生じさせ、当該プラズマを用いたプラズマ処理により、工具の表面の被膜を除去する方法も知られている。プラズマを用いた被膜の除去方法であれば、真空容器内の広域にわたりプラズマを生成することができるので、処理領域が狭いイオンビームによるものに比べて、多くの工具を処理することができるという利点がある。Another known method for removing surface coatings from tools involves generating plasma within a vacuum chamber containing the tools and then using this plasma for plasma treatment to remove the coatings. This plasma-based coating removal method has the advantage of being able to process a larger number of tools compared to ion beam methods, which have a narrower processing area, because plasma can be generated over a wide area within the vacuum chamber.

国際公開第2016/163278号公報International Publication No. 2016/163278

しかしながら、上記したようなプラズマを用いた方法の場合には、プラズマと工具の表面との間に電位差が生じ、電子とイオンの流れがプラズマ中に比べて大きく変化するプラズマシース(Sheath)と呼ばれる領域が表面を覆うように形成され、このプラズマシースが効率的な被膜除去の障壁となることがある。例えばドリル溝等の山部と谷部(凸部と凹部)が交互に並ぶ山谷構造を表面に有する工具の被膜を除去する場合には、谷部の底部と縁部とで、プラズマシース面(プラズマシースとプラズマとの境界面)までの距離が異なることで、イオンの入射密度が異なり、被膜の除去速度が不均一となる。その結果、例えば谷部の縁部に形成された被膜を短時間で除去できても、谷部の底部に形成された被膜を除去するのに時間がかかってしまい、全体として効率よく被膜を除去することができず、消費電力が余分にかかってしまうということがある。However, in the case of plasma-based methods as described above, a potential difference is generated between the plasma and the tool surface, forming a region called a plasma sheath that covers the surface. This region, where the flow of electrons and ions changes significantly compared to within the plasma, can become an obstacle to efficient coating removal. For example, when removing a coating from a tool with a surface structure consisting of alternating peaks and valleys (convex and concave sections), the distance to the plasma sheath surface (the interface between the plasma sheath and the plasma) differs between the bottom and edge of the valleys. This difference in ion incidence density results in an uneven coating removal rate. As a result, even if the coating formed on the edge of a valley can be removed quickly, removing the coating formed on the bottom of the valley may take longer, leading to inefficient overall coating removal and increased power consumption.

本発明は、かかる問題を解決するべくなされたものであり、山谷構造を有する工具の表面に形成された被膜を、プラズマを用いて効率よく除去することをその主たる課題とするものである。This invention was made to solve the aforementioned problems, and its main objective is to efficiently remove coatings formed on the surface of tools having a peak-and-valley structure using plasma.

上記課題を解決すべく本発明者らが検討した結果、プラズマを生成する真空容器内の圧力値を変更することで、工具の周りに形成されるプラズマシースの厚みを調整できることに着目した。本発明者がさらに鋭意検討した結果、例えば、ドリル、エンドミル、ホブ、または、タップ等の、山部と谷部が交互に並ぶ山谷(凹凸)構造を表面に有する工具の被膜を除去する際に、真空容器内の圧力を高くすることでプラズマシースの厚みを小さくでき、これにより山谷構造の谷部の底部近傍におけるイオン入射密度を高くして底部の被膜を効率よく除去でき、一方で、真空容器内の圧力を低くすることでプラズマシースの厚みを大きくし、谷部の縁部近傍におけるイオン入射密度を高くして縁部の被膜を効率よく除去でき、これら複数の圧力条件を組み合わせてプラズマ処理を行うことで、工具の被膜を効率よく除去できることを見出し、本発明に至ったのである。In order to solve the above problems, the inventors of this invention conducted research and found that the thickness of the plasma sheath formed around the tool could be adjusted by changing the pressure value inside the vacuum vessel that generates the plasma. As a result of further diligent research by the inventors, they found that when removing the coating from a tool having a mountain-and-valley (uneven) structure on its surface, such as a drill, end mill, hob, or tap, increasing the pressure inside the vacuum vessel can reduce the thickness of the plasma sheath, thereby increasing the ion incidence density near the bottom of the valleys in the mountain-and-valley structure and efficiently removing the coating at the bottom. On the other hand, lowering the pressure inside the vacuum vessel can increase the thickness of the plasma sheath, increasing the ion incidence density near the edges of the valleys and efficiently removing the coating at the edges. By combining these multiple pressure conditions and performing plasma treatment, the coating on the tool can be efficiently removed, leading to the present invention.

すなわち本発明に係る工具の被膜除去方法は、山部と谷部が交互に並ぶ山谷構造を表面に有する工具を配置した真空容器内にプラズマを発生させ、当該プラズマを用いてプラズマ処理することにより前記工具の表面に形成された被膜を除去する被膜除去方法であって、前記真空容器内の圧力を所定の第1圧力値にしてプラズマ処理を行い、前記谷部の底部における被膜の除去速度を前記谷部の縁部における被膜の除去速度よりも大きくする高圧プラズマ処理工程と、前記真空容器内の圧力を前記第1圧力値よりも小さい第2圧力値にしてプラズマ処理を行い、前記縁部における被膜の除去速度を前記底部における被膜の除去速度よりも大きくする低圧プラズマ処理工程と、を1回以上切り替えて行うことを特徴とする。In other words, the present invention relates to a method for removing a coating from a tool, wherein a tool having a surface with alternating peaks and valleys is placed inside a vacuum vessel in which plasma is generated, and the coating formed on the surface of the tool is removed by plasma treatment using the plasma, characterized in that the plasma treatment is performed by switching between one or more steps: a high-pressure plasma treatment step in which the pressure inside the vacuum vessel is set to a predetermined first pressure value and the plasma treatment is performed so that the rate of coating removal at the bottom of the valleys is greater than the rate of coating removal at the edges of the valleys; and a low-pressure plasma treatment step in which the pressure inside the vacuum vessel is set to a second pressure value less than the first pressure value and the plasma treatment is performed so that the rate of coating removal at the edges is greater than the rate of coating removal at the bottom.

このようにすれば、例えばドリル溝等の山谷構造を有する工具の被膜を除去する場合に、圧力値が相対的に高い高圧プラズマ処理工程においては工具表面に形成されるプラズマシースの厚みを小さくし、これにより例えば山谷構造の谷部の底部近傍におけるイオン入射密度を高くして底部の被膜を効率よく除去でき、一方で圧力値が相対的に低い低圧プラズマ処理工程においては、プラズマシースの厚みを大きくし、これにより山谷構造の谷部の縁部近傍におけるイオン入射密度を高くして山部の被膜を効率よく除去することができる。
このような高圧プラズマ処理工程と低圧プラズマ処理工程とを組み合わせてプラズマ処理を行うことで、工具の山谷構造において、イオン入射密度が高い個所を変更し、被膜を集中的に除去する個所を変更することができるので、圧力条件を一定にして同一個所にイオンを入射し続ける場合に比べて、工具の山谷構造に形成された被膜を短時間で効率よく除去することができ、消費電力を抑えることもできる。
In this way, when removing a coating from a tool having a peak-and-valley structure, such as a drill groove, the thickness of the plasma sheath formed on the tool surface can be reduced in a high-pressure plasma treatment process where the pressure value is relatively high. This increases the ion incidence density near the bottom of the valleys in the peak-and-valley structure, allowing for efficient removal of the coating at the bottom. On the other hand, in a low-pressure plasma treatment process where the pressure value is relatively low, the thickness of the plasma sheath can be increased. This increases the ion incidence density near the edges of the valleys in the peak-and-valley structure, allowing for efficient removal of the coating on the peaks.
By combining high-pressure and low-pressure plasma treatment processes, it is possible to change the locations with high ion incidence density in the peaks and valleys structure of the tool, thereby changing the locations where the coating is intensively removed. Compared to continuously injecting ions into the same location under constant pressure conditions, this method allows for efficient removal of the coating formed on the peaks and valleys structure of the tool in a shorter time, while also reducing power consumption.

前記被膜除去方法の具体的態様としては、前記高圧プラズマ処理工程において前記工具の周りに形成されるプラズマシースの前記谷部に対する厚みが、前記低圧プラズマ処理工程において形成されるプラズマシースの前記谷部に対する厚みよりも小さいものが挙げられる。A specific embodiment of the coating removal method is one in which the thickness of the plasma sheath formed around the tool in the high-pressure plasma treatment step relative to the valleys is smaller than the thickness of the plasma sheath formed in the low-pressure plasma treatment step relative to the valleys.

前記被膜除去方法は、前記高圧プラズマ処理工程と前記低圧プラズマ処理工程を2回以上切り替えて行うのが好ましい。
高圧プラズマ処理工程と低圧プラズマ処理工程とを一回ずつ切り替えて行う場合、切り替え前のプラズマ処理工程で被膜を除去して露出した工具の表面に、切り替え後のプラズマ処理工程で除去して飛散した被膜成分が再付着し、除去されることなく残ってしまう恐れがある。高圧プラズマ処理工程と低圧プラズマ処理工程を2回以上切り替えて行うことで、このような再付着した被膜成分をより確実に除去することができるようになる。
The coating removal method is preferably performed by switching between the high-pressure plasma treatment step and the low-pressure plasma treatment step two or more times.
When switching between high-pressure plasma treatment and low-pressure plasma treatment processes once each, there is a risk that coating components removed and scattered during the subsequent plasma treatment process may re-adhere to the surface of the tool, which was exposed after the first plasma treatment process, and remain without being removed. By switching between high-pressure plasma treatment and low-pressure plasma treatment processes two or more times, it becomes possible to more reliably remove such re-adhered coating components.

また前記被膜除去方法は、誘導結合型のプラズマを用いて前記プラズマ処理を行うのが好ましい。
このようにすれば、高密度のプラズマを用いることで被膜の除去速度を上げてより効率よく被膜の除去を行うことができる。
Furthermore, the coating removal method preferably involves performing the plasma treatment using an inductively coupled plasma.
In this way, by using high-density plasma, the rate of coating removal can be increased, allowing for more efficient coating removal.

また本発明に係る工具の被膜除去装置は、山部と谷部が交互に並ぶ山谷構造を表面に有する工具の表面に形成された被膜をプラズマを用いて除去する被膜除去装置であって、前記工具が配置される真空容器と前記真空容器内にプラズマを生成するプラズマ源と、前記真空容器内の圧力を制御し、前記真空容器内の圧力を所定の第1圧力値にしてプラズマ処理を行い、前記谷部の底部における被膜の除去速度を前記谷部の縁部における被膜の除去速度よりも大きくする高圧プラズマ処理モードと、前記真空容器内の圧力を前記第1圧力値よりも小さい第2圧力値にしてプラズマ処理を行い、前記谷部の縁部における被膜の除去速度を前記谷部の底部における被膜の除去速度よりも大きくする低圧プラズマ処理モードと、を切り替える制御装置と、を備え、前記制御装置が、高圧プラズマ処理モードと前記低圧プラズマ処理モードとを1回以上切り替えて行うことで前記工具の表面に形成された被膜を除去することを特徴とする。
このような構成の被膜除去装置であれば、前記した本発明の被膜除去方法と同様の作用効果を奏することができる。
Furthermore, the present invention relates to a tool coating removal device that removes a coating formed on the surface of a tool having a mountain-valley structure on its surface in which peaks and valleys are arranged alternately, using plasma, and comprises a vacuum vessel in which the tool is placed, a plasma source that generates plasma in the vacuum vessel, and a control device that controls the pressure in the vacuum vessel and performs plasma processing by setting the pressure in the vacuum vessel to a predetermined first pressure value, thereby increasing the rate of coating removal at the bottom of the valleys compared to the rate of coating removal at the edges of the valleys, and a low-pressure plasma processing mode that performs plasma processing by setting the pressure in the vacuum vessel to a second pressure value smaller than the first pressure value, thereby increasing the rate of coating removal at the edges of the valleys compared to the rate of coating removal at the bottom of the valleys, wherein the control device removes the coating formed on the surface of the tool by switching between the high-pressure plasma processing mode and the low-pressure plasma processing mode one or more times.
A coating removal device with such a configuration can achieve the same effects as the coating removal method of the present invention described above.

このように構成した本発明によれば、山谷構造を有する工具の表面に形成された被膜を、プラズマを用いて効率よく除去することができる。According to the present invention configured in this way, a coating formed on the surface of a tool having a peak-and-valley structure can be efficiently removed using plasma.

本発明の一実施形態の被膜除去装置の構成を模式的に示す縦断面図。A schematic longitudinal cross-sectional view showing the configuration of a coating removal device according to one embodiment of the present invention. 同実施形態の被膜除去装置の構成を模式的に示す横断面図。A schematic cross-sectional view showing the configuration of the coating removal device according to the same embodiment. 同実施形態の被膜除去装置の処理対象となる工具を示す図。This figure shows the tool to be processed by the coating removal device of the same embodiment. 同実施形態の被膜除去装置による被膜除去方法の原理を説明する図であり、プラズマ密度と、工具の周りの形成されるプラズマシース面との関係を示す図。This diagram illustrates the principle of the coating removal method using the coating removal apparatus of the same embodiment, and shows the relationship between plasma density and the plasma sheath surface formed around the tool. 異なる様々な条件により被膜除去試験を行った際の被膜の残部端の位置を示すグラフ。A graph showing the position of the remaining edge of the coating when coating removal tests were conducted under various different conditions. 異なる圧力条件で被膜除去試験を行った場合の高周波電源の電力量を示すグラフ。A graph showing the power consumption of a high-frequency power supply when coating removal tests are performed under different pressure conditions.

以下に、本発明の一実施形態に係る被膜除去装置、及び当該被膜除去装置を用いた被膜除去方法について、図面を参照して説明する。Below, a coating removal apparatus according to one embodiment of the present invention and a coating removal method using the coating removal apparatus will be described with reference to the drawings.

<装置構成>
本実施形態の被膜除去装置100は、誘導結合型のプラズマを用いたプラズマ処理により、工具Tの表面に形成されている被膜を除去するものである。
<Device configuration>
The coating removal apparatus 100 of this embodiment removes the coating formed on the surface of the tool T by plasma treatment using inductively coupled plasma.

具体的に被膜除去装置100は、図1及び図2に示すように、真空排気され且つガスが導入される処理室Sを形成する真空容器1と、真空容器1の外部に設けられたアンテナ2と、アンテナ2に高周波を印加する高周波電源3とを備えたものである。かかる構成において、アンテナ2に高周波電源3から高周波を印加することによりアンテナ2には高周波電流が流れて、真空容器1内に誘導電界が発生して誘導結合型のプラズマが生成される。この実施形態では、アンテナ2とこれに高周波を印加する高周波電源3とによりプラズマ源が構成されている。Specifically, as shown in Figures 1 and 2, the coating removal apparatus 100 comprises a vacuum vessel 1 forming a processing chamber S into which a gas is introduced and which is evacuated by vacuum, an antenna 2 provided outside the vacuum vessel 1, and a high-frequency power supply 3 for applying high frequency to the antenna 2. In this configuration, by applying high frequency from the high-frequency power supply 3 to the antenna 2, a high-frequency current flows through the antenna 2, an induced electric field is generated inside the vacuum vessel 1, and an inductively coupled plasma is produced. In this embodiment, the plasma source is composed of the antenna 2 and the high-frequency power supply 3 that applies high frequency to it.

本実施形態の被膜除去装置100の処理対象である工具Tは、所謂コーティング工具やコーテッド工具と呼ばれるものであり、例えば工具鋼や超硬合金からなる基材の表面に被膜(コーティング膜ともいう)が形成されたものである。被膜は、例えば硬度、耐摩耗性又は耐熱性等を向上させる目的で、化学蒸着法(CVD法)や物理蒸着法(PVD法)により工具の基材の表面に形成されるものである。被膜の具体例としては、例えばTiNコーティング膜やTiAlNコーティング膜等のTi系のコーティング膜、CrNコーティング膜やAlCrNコーティング膜等のCr系コーティング膜、DLC(非晶質硬質炭素)コーティング膜等が挙げられる。工具Tは、基材の表面に例えばドリル溝等の山部Mと谷部V(凸部と凹部ともいう)が交互に並ぶ山谷構造Zを有するものであり、当該山谷構造の表面に被膜が形成されているものである。具体的に工具Tは、例えばドリルやエンドミル等の切削工具が望ましいがこれに限らない。本実施形態の処理対象である工具Tは、図3に示すように、らせん溝である山谷構造Zを表面に有するドリルである。The tool T processed by the coating removal device 100 of this embodiment is a so-called coated tool or coated tool, which has a coating (also called a coating film) formed on the surface of a base material made of, for example, tool steel or cemented carbide. The coating is formed on the surface of the tool's base material by chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD) for the purpose of improving hardness, wear resistance, or heat resistance, for example. Specific examples of coatings include Ti-based coatings such as TiN coating films and TiAlN coating films, Cr-based coatings such as CrN coating films and AlCrN coating films, and DLC (amorphous hard carbon) coating films. The tool T has a mountain-valley structure Z on the surface of the base material, in which peaks M and valleys V (also called convex and concave parts), such as drill grooves, are arranged alternately, and the coating is formed on the surface of this mountain-valley structure. Specifically, the tool T is preferably a cutting tool such as a drill or end mill, but is not limited to these. The tool T to be processed in this embodiment is a drill having a helical groove structure Z on its surface, as shown in Figure 3.

真空容器1は、例えば金属製の容器であり、本実施形態では円筒形状を成している。真空容器1の壁(ここでは側壁1a)には、厚さ方向に貫通する開口が形成されている。この真空容器1は、ここでは電気的に接地されており、その内部の処理室Sは真空排気装置4によって真空排気される。The vacuum container 1 is, for example, a metal container, and in this embodiment, it has a cylindrical shape. An opening is formed in the wall of the vacuum container 1 (in this case, the side wall 1a) that penetrates in the thickness direction. This vacuum container 1 is electrically grounded, and the processing chamber S inside it is evacuated by a vacuum exhaust device 4.

真空容器1内には、例えば流量調整器11や真空容器1内に設けられた1又は複数のガス導入口12を経由して、プラズマ生成用ガスが導入される。このプラズマ生成用ガスは、例えばアルゴンガス等の希ガス、ハロゲンガス又はそれらの混合ガスであり、除去しようとする被膜の材質に応じて適宜変更されてよい。ガス導入口12は、真空容器1内において、例えば、開口が形成される側壁1aに対向する他方の側壁1bの近傍に設けられ、開口に向かってプラズマ生成ガスを横向きに吹き出すように設けられている。なお、ガス導入口12は、側壁1aに形成された開口に対向する位置に限らず、任意の位置に設けられてよい。本実施形態では、複数のガス導入口12が、真空容器1の軸方向(上下方向)に沿って設けられている。Plasma generation gas is introduced into the vacuum vessel 1, for example, via a flow regulator 11 or one or more gas inlets 12 provided inside the vacuum vessel 1. This plasma generation gas is, for example, a noble gas such as argon, a halogen gas, or a mixture thereof, and may be appropriately changed depending on the material of the coating to be removed. The gas inlets 12 are provided inside the vacuum vessel 1, for example, near the other side wall 1b facing the side wall 1a where the opening is formed, and are configured to blow the plasma generation gas sideways toward the opening. Note that the gas inlets 12 are not limited to a position facing the opening formed in the side wall 1a, but may be provided at any position. In this embodiment, multiple gas inlets 12 are provided along the axial direction (vertical direction) of the vacuum vessel 1.

アンテナ2は、図1及び図2に示すように、真空容器1に形成された開口に臨むように配置されている。なお、アンテナ2の本数は1本に限らず、複数本のアンテナ2を設けても良い。本実施形態のアンテナ2は棒状をなしており、真空容器1の軸方向(上下方向)に沿って立てて設けられている。As shown in Figures 1 and 2, the antenna 2 is positioned to face the opening formed in the vacuum vessel 1. Note that the number of antennas 2 is not limited to one; multiple antennas 2 may be provided. In this embodiment, the antenna 2 is rod-shaped and is positioned vertically along the axial direction (up and down) of the vacuum vessel 1.

アンテナ2は、その一端部である給電端部2aが、整合回路31を介して高周波電源3が接続されており、他端部である終端部2bが、直接接地されている。なお、終端部2bは、コンデンサ又はコイル等を介して接地されてもよい。Antenna 2 has a feed end 2a connected to a high-frequency power supply 3 via a matching circuit 31, and its other end, the termination 2b, is directly grounded. The termination 2b may also be grounded via a capacitor or coil.

高周波電源3は、整合回路31を介してアンテナ2に高周波電流を流すことができる。高周波の周波数は例えば一般的な13.56MHzであるが、これに限られるものではなく適宜変更してもよい。The high-frequency power supply 3 can supply high-frequency current to the antenna 2 via the matching circuit 31. The high-frequency is typically 13.56 MHz, but is not limited to this and may be changed as appropriate.

この被膜除去装置100は、アンテナ2から発生した磁場を透過させる磁場透過窓Wを有している。具体的に被膜除去装置100は、真空容器1の壁(側壁1a)に形成された開口を真空容器1の外側から塞ぐスリット板7と、スリット板7に形成されたスリットを真空容器1の外側から塞ぐ誘電体板8とを備えており、このスリット板7と誘電体板8とにより磁場透過窓Wが形成されている。This coating removal device 100 has a magnetic field-transmitting window W that allows the magnetic field generated from the antenna 2 to pass through. Specifically, the coating removal device 100 includes a slit plate 7 that closes an opening formed in the wall (side wall 1a) of the vacuum container 1 from the outside of the vacuum container 1, and a dielectric plate 8 that closes a slit formed in the slit plate 7 from the outside of the vacuum container 1. The magnetic field-transmitting window W is formed by the slit plate 7 and the dielectric plate 8.

スリット板7は、アンテナ2から生じた高周波磁場を真空容器1内に透過させるとともに、真空容器1の外部から真空容器1の内部への電界の入り込みを防ぐものである。具体的にこのスリット板7は、その厚さ方向に貫通してなる複数のスリットがアンテナ2の長手方向に沿って等間隔に並んで形成された平板矩形状をなす金属製のものである。The slit plate 7 allows the high-frequency magnetic field generated from the antenna 2 to pass through into the vacuum container 1, while preventing the electric field from entering the vacuum container 1 from the outside. Specifically, the slit plate 7 is a flat, rectangular metal plate with multiple slits extending through its thickness arranged at equal intervals along the longitudinal direction of the antenna 2.

このスリット板7は、平面視において真空容器の開口よりも大きいものであり、側壁1aに支持された状態で開口を塞いでいる。スリット板7と側壁1aとの間には、Oリングやガスケット等のシール部材が介在しており、これらの間は真空シールされている。The slit plate 7 is larger than the opening of the vacuum vessel in a plan view and is supported by the side wall 1a, thus closing the opening. A sealing member such as an O-ring or gasket is interposed between the slit plate 7 and the side wall 1a, and the space between them is vacuum-sealed.

誘電体板8は、スリット板7において真空容器1の外側を向く外向き面に設けられて、スリット板7のスリットを塞ぐものである。この誘電体板8は、全体が誘電体物質で構成された平板状をなすものであり、例えばアルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等のセラミックス、石英ガラス、無アルカリガラス等の無機材料、フッ素樹脂(例えばテフロン)等の樹脂材料等からなる。誘電体板8とスリット板7との間には、Oリングやガスケット等のシール部材が介在しており、これらの間は真空シールされている。The dielectric plate 8 is provided on the outward-facing surface of the slit plate 7, facing outwards from the vacuum chamber 1, and closes the slits of the slit plate 7. This dielectric plate 8 is a flat plate composed entirely of a dielectric material, such as ceramics like alumina, silicon carbide, or silicon nitride; inorganic materials like quartz glass or alkali-free glass; or resin materials like fluororesin (e.g., Teflon). A sealing member such as an O-ring or gasket is interposed between the dielectric plate 8 and the slit plate 7, and the space between them is vacuum-sealed.

かかる構成により、高周波電源3からアンテナ2に高周波を印加すると、アンテナ2から発生した高周波磁場が、スリット板7及び誘電体板8からなる磁場透過窓Wを透過して真空容器1内に形成(供給)される。これにより、真空容器1内の空間に誘導電界が発生し、誘導結合型のプラズマが生成される。With this configuration, when a high frequency is applied from the high-frequency power supply 3 to the antenna 2, the high-frequency magnetic field generated from the antenna 2 passes through the magnetic field transmission window W, which consists of a slit plate 7 and a dielectric plate 8, and is formed (supplied) inside the vacuum vessel 1. As a result, an induced electric field is generated in the space inside the vacuum vessel 1, and an inductively coupled plasma is created.

そして被膜除去装置100は、真空容器1内で工具Tを保持する工具ホルダ5が設けられている。この工具ホルダ5は、複数の工具Tを保持するとともに、当該複数の工具Tを真空容器1内で回転移動させるよう構成されている。具体的にこの工具ホルダ5は、真空容器1内で回転する円盤状をなす回転テーブル51と、回転テーブル51の中心軸(回転軸)に連結されたシャフト52と、シャフト52を回転させる駆動装置53(具体的にはモータ)とを備えている。The coating removal device 100 is equipped with a tool holder 5 for holding tools T within the vacuum chamber 1. This tool holder 5 is configured to hold multiple tools T and to rotate and move the multiple tools T within the vacuum chamber 1. Specifically, this tool holder 5 comprises a disc-shaped rotary table 51 that rotates within the vacuum chamber 1, a shaft 52 connected to the central axis (rotation axis) of the rotary table 51, and a drive device 53 (specifically a motor) that rotates the shaft 52.

回転テーブル51は、その中心軸(回転軸)が真空容器1の軸方向(上下方向)と一致するように、真空容器1の下壁1c近傍に設けられている。回転テーブル51の上面には、工具Tをその先端を上向きにして立てて保持する複数(ここでは6つ)の保持部511が複数設けられている。複数の保持部511は、上下方向から視て、回転テーブル51の中心軸に対して互いに回転対称となるように設けられている。The rotary table 51 is positioned near the lower wall 1c of the vacuum vessel 1 such that its central axis (axis of rotation) coincides with the axial direction (vertical direction) of the vacuum vessel 1. Multiple (six in this case) holding parts 511 are provided on the upper surface of the rotary table 51 for holding tools T upright with their tips facing upwards. The multiple holding parts 511 are positioned so that, when viewed from above, they are rotationally symmetrical with respect to the central axis of the rotary table 51.

シャフト52は、回転テーブル51の下面に一端が連結された棒状をなす金属製のものであり、真空容器1の軸方向と一致するように設けられている。このシャフト52は、真空容器1の下壁1cを貫通し、その一端が真空容器1の外部に置かれた駆動装置53に連結されている。シャフト52と下壁1cとの間は、絶縁性を有するシール部材によりシールされている。The shaft 52 is a rod-shaped metal object with one end connected to the underside of the rotary table 51, and is positioned to coincide with the axial direction of the vacuum chamber 1. This shaft 52 penetrates the lower wall 1c of the vacuum chamber 1, and one end is connected to a drive unit 53 located outside the vacuum chamber 1. The space between the shaft 52 and the lower wall 1c is sealed by an insulating sealing member.

駆動装置53によりシャフト52を回転させることで回転テーブル51が回転し、これにより回転テーブル51の複数の保持部511に保持された複数の工具Tが、シャフト52を中心に回転移動する。なお本実施形態では、駆動装置53によりシャフト52を回転させることで、回転テーブル51上で各保持部511自体も回転するよう構成されている。The drive unit 53 rotates the shaft 52, causing the rotary table 51 to rotate. This causes the multiple tools T held in the multiple holding parts 511 of the rotary table 51 to rotate around the shaft 52. In this embodiment, the drive unit 53 rotates the shaft 52, causing each holding part 511 itself to rotate on the rotary table 51.

被膜除去装置100は、工具ホルダ5にバイアス電圧を印加するバイアス電源6を備えている。バイアス電圧は、例えば負の直流電圧等であるが、これに限られるものではない。このバイアス電圧によって、プラズマ中の正イオンが工具Tの表面の被膜に入射する時のエネルギーを制御して、被膜の除去速度の制御等を行うことができる。The coating removal device 100 is equipped with a bias power supply 6 that applies a bias voltage to the tool holder 5. The bias voltage is, for example, a negative DC voltage, but is not limited to this. This bias voltage allows control of the energy of positive ions in the plasma when they are incident on the coating on the surface of the tool T, thereby controlling the coating removal speed.

そして被膜除去装置100は、被膜処理の条件を制御する制御装置9を備えている。この制御装置9は、例えばバッファ、増幅器などを有したアナログ電気回路と、CPU、メモリ、又はDSPなどを有したデジタル電気回路と、それらの間に介在するA/Dコンバータとを有したコンピュータである。制御装置9は、メモリに格納した所定プログラムにしたがってCPUやその周辺機器が協動することにより、アンテナ電力制御部91、バイアス電圧制御部92、圧力制御部93、ホルダ制御部94としての機能を発揮する。The coating removal device 100 is equipped with a control device 9 that controls the conditions for coating processing. This control device 9 is a computer that has, for example, an analog electrical circuit having a buffer, an amplifier, etc., a digital electrical circuit having a CPU, memory, or DSP, etc., and an A/D converter interposed between them. The control device 9 performs functions as an antenna power control unit 91, a bias voltage control unit 92, a pressure control unit 93, and a holder control unit 94 by the cooperation of the CPU and its peripheral devices according to a predetermined program stored in memory.

アンテナ電力制御部91は、高周波電源3の出力を制御し、アンテナ2に流れる高周波電流を制御するものである。バイアス電圧制御部92は、バイアス電源6を制御し、工具ホルダ5に印加するバイアス電圧値を制御するものである。圧力制御部93は、流量調整器を制御することで処理室Sに供給されるプラズマ生成用ガスの流量を制御し、且つ、真空ポンプ4の上部に設置した(図示しない)真空排気バルブの開度を調整することで処理室S内の圧力を制御するものである。ホルダ制御部94は、駆動装置53を制御することにより、回転テーブル51を回転制御するものである。The antenna power control unit 91 controls the output of the high-frequency power supply 3 and controls the high-frequency current flowing to the antenna 2. The bias voltage control unit 92 controls the bias power supply 6 and controls the bias voltage value applied to the tool holder 5. The pressure control unit 93 controls the flow rate of the plasma generation gas supplied to the processing chamber S by controlling the flow rate regulator and also controls the pressure inside the processing chamber S by adjusting the opening of the vacuum exhaust valve (not shown) installed on top of the vacuum pump 4. The holder control unit 94 controls the rotation of the rotary table 51 by controlling the drive unit 53.

そして本実施形態の被膜除去装置100は、処理室Sに供給されるプラズマ生成用ガスの流量と、真空排気バルブの開度を圧力制御部93が調整することで、真空容器1内の圧力を所定の第1圧力値にしてプラズマ処理を行う高圧プラズマ処理モードと、真空容器1内の圧力を第1圧力値よりも小さい第2圧力値にしてプラズマ処理を行う低圧処理モードを取ることができ、これら2つのプラズマ処理モードを交互に切り替えてプラズマ処理を行い、工具Tの表面に形成された被膜を除去するよう構成されている。Furthermore, the coating removal device 100 of this embodiment is configured such that the pressure control unit 93 adjusts the flow rate of the plasma generation gas supplied to the processing chamber S and the opening degree of the vacuum exhaust valve, thereby enabling a high-pressure plasma processing mode in which plasma processing is performed at a predetermined first pressure value, and a low-pressure processing mode in which plasma processing is performed at a second pressure value lower than the first pressure value. The device is configured to perform plasma processing by alternately switching between these two plasma processing modes to remove the coating formed on the surface of the tool T.

本実施形態の被膜除去装置100は、高圧処理モードと低圧処理モードとを切り替えることで、処理室S内に形成されるプラズマと工具Tの表面との間に形成されるプラズマシース面の形状を変化させ、工具Tの山谷構造Zに形成された被膜を効率よく除去することができる。The coating removal apparatus 100 of this embodiment can efficiently remove coatings formed on the peak and valley structure Z of the tool T by switching between a high-pressure processing mode and a low-pressure processing mode, thereby changing the shape of the plasma sheath surface formed between the plasma formed in the processing chamber S and the surface of the tool T.

第1圧力値は、プラズマシース面が工具Tの谷部Vの表面に沿って形成され、プラズマ中のイオンが谷部Vの底部V1に入射できる程度の値に設定されている。言い換えると、この第1圧力値は、プラズマ処理を行った際に、谷部Vの底部V1における被膜の除去速度(又はイオン入射密度)が、谷部Vの縁部V2における被膜の除去速度(又はイオン入射密度)よりも大きくなるように設定されている。高圧プラズマ処理モードによるプラズマ処理工程(高圧プラズマ処理工程ともいう)では、図4(a)に示すように、この第1圧力値によりプラズマ処理を所定時間継続して行うことで、工具Tの谷部Vの底部V1(すなわち谷部Vの内側領域)に形成された被膜が優先的に除去され、基材の表面が露出する領域が谷部Vの底部V1から縁部V2へ徐々に広がっていくようになる。なお図4(a)は、工具Tの断面を示している。図4(b)も同様である。この高圧プラズマ処理工程では、谷部Vの底部V1の被膜の除去速度は、後述する低圧プラズマ処理工程における谷部Vの底部V1の被膜の除去速度よりも大きい。The first pressure value is set to a value such that the plasma sheath surface forms along the surface of the valley V of the tool T, and ions in the plasma can be incident on the bottom V1 of the valley V. In other words, this first pressure value is set so that when plasma treatment is performed, the rate of removal of the coating at the bottom V1 of the valley V (or the ion incidence density) is greater than the rate of removal of the coating at the edge V2 of the valley V (or the ion incidence density). In the plasma treatment process using the high-pressure plasma treatment mode (also called the high-pressure plasma treatment process), as shown in Figure 4(a), by continuing the plasma treatment at this first pressure value for a predetermined time, the coating formed on the bottom V1 of the valley V of the tool T (i.e., the inner region of the valley V) is preferentially removed, and the area in which the surface of the substrate is exposed gradually expands from the bottom V1 of the valley V to the edge V2. Figure 4(a) shows a cross-section of the tool T. Figure 4(b) is similar. In this high-pressure plasma treatment process, the rate at which the coating is removed from the bottom V1 of the valley V is greater than the rate at which the coating is removed from the bottom V1 of the valley V in the low-pressure plasma treatment process described later.

一方で第2圧力値は、第1圧力値の場合に比べてプラズマシース面が工具Tの表面から離れた位置に形成され(すなわち、プラズマシースが厚く形成されている)、プラズマ中のイオンが、谷部Vの底部V1よりも縁部V2に入射しやすい程度の値に設定されている。言い換えると、この第2圧力値は、プラズマ処理を行った際に、谷部Vの縁部V2における被膜の除去速度(又はイオン入射密度)が、谷部Vの底部V1における被膜の除去速度(又はイオン入射密度)よりも大きくなるように設定されている。低圧プラズマ処理モード(低圧プラズマ処理工程ともいう)では、図4(b)に示すように、この第2圧力値によりプラズマ処理を所定時間継続して行うことで、工具Tの谷部Vの縁部V2(すなわち谷部Vの外側領域)に形成された被膜が優先的に除去され、基材の表面が露出する領域が谷部Vの縁部V2から底部V1へ徐々に広がっていくようになる。この低圧プラズマ処理工程では、谷部Vの縁部V2の被膜の除去速度は、前述の高圧プラズマ処理工程における谷部Vの縁部V2の被膜の除去速度よりも大きい。On the other hand, the second pressure value is set such that, compared to the case of the first pressure value, the plasma sheath surface is formed at a position further away from the surface of the tool T (i.e., the plasma sheath is formed thicker), and ions in the plasma are more likely to be incident on the edge V2 of the valley V than on the bottom V1. In other words, this second pressure value is set so that when plasma treatment is performed, the rate of removal of the coating at the edge V2 of the valley V (or the ion incidence density) is greater than the rate of removal of the coating at the bottom V1 of the valley V (or the ion incidence density). In the low-pressure plasma treatment mode (also called the low-pressure plasma treatment process), as shown in Figure 4(b), by continuing the plasma treatment at this second pressure value for a predetermined time, the coating formed on the edge V2 of the valley V of the tool T (i.e., the outer region of the valley V) is preferentially removed, and the area in which the surface of the substrate is exposed gradually expands from the edge V2 of the valley V to the bottom V1. In this low-pressure plasma treatment process, the rate at which the coating is removed from the edges V2 of the valleys V is greater than the rate at which the coating is removed from the edges V2 of the valleys V in the high-pressure plasma treatment process described above.

被膜除去装置100は、高圧プラズマ処理工程と低圧プラズマ処理工程を、予め定めた所定のタイミングで1回以上、好ましくは2回以上交互に切り替え行い、工具Tの被膜を除去するのが好ましい。高圧プラズマ処理工程と低圧プラズマ処理工程は、どちらのプラズマ処理工程を先に行ってもよい。The coating removal device 100 preferably removes the coating from the tool T by alternately switching between a high-pressure plasma treatment process and a low-pressure plasma treatment process once or more, preferably twice or more, at predetermined timings. Either the high-pressure plasma treatment process or the low-pressure plasma treatment process may be performed first.

また高圧プラズマ処理工程と低圧プラズマ処理工程において、アンテナ2に供給する高周波電力量は、互いに同じであってもよく、異ならせてもよい。アンテナ2に供給する高周波電力量は、例えば400W~1000Wであるがこれに限らない。Furthermore, in the high-pressure plasma processing step and the low-pressure plasma processing step, the amount of high-frequency power supplied to antenna 2 may be the same or different. The amount of high-frequency power supplied to antenna 2 is, for example, 400W to 1000W, but is not limited to this.

<本実施形態の効果>
このように構成した本実施形態の被膜除去装置100によれば、例えばらせん溝等の山部Mと谷部Vが交互に並ぶ山谷構造Zを有する工具Tの被膜を除去する場合に、圧力値が相対的に高い高圧プラズマ処理工程においては工具Tの表面に形成されるプラズマシースの厚みを小さくし、これにより例えば山谷構造の谷部Vの内側(底部V1等)近傍におけるイオン入射密度を高くして底部V1の被膜を効率よく除去でき、一方で圧力値が相対的に低い低圧プラズマ処理工程においては、プラズマシースの厚みを大きくし、これにより例えば山谷構造Zの谷部Vの外側(縁部V2)近傍におけるイオン入射密度を高くして縁部V2の被膜を効率よく除去することができる。このような高圧プラズマ処理工程と低圧プラズマ処理工程とを組み合わせてプラズマ処理を行うことで、工具Tの入り組んだ形状をなす山谷構造においてイオン入射密度が高い個所を変更して被膜を集中的に除去する個所を変更することができるので、圧力条件を一定にして同一個所にイオンを入射し続ける場合に比べて、工具Tの全体の被膜を短時間で効率よく除去することができ、消費電力を抑えることもできる。
<Effects of this embodiment>
With the coating removal apparatus 100 of this embodiment configured in this way, for example, when removing a coating from a tool T having a mountain-valley structure Z in which peaks M and valleys V such as spiral grooves are arranged alternately, in a high-pressure plasma treatment process where the pressure value is relatively high, the thickness of the plasma sheath formed on the surface of the tool T is reduced, thereby increasing the ion incidence density near the inside of the valleys V of the mountain-valley structure (bottom V1, etc.) and efficiently removing the coating from the bottom V1. On the other hand, in a low-pressure plasma treatment process where the pressure value is relatively low, the thickness of the plasma sheath is increased, thereby increasing the ion incidence density near the outside of the valleys V of the mountain-valley structure Z (edge V2) and efficiently removing the coating from the edge V2. By combining high-pressure and low-pressure plasma treatment processes, it is possible to change the areas where the ion incidence density is high within the intricate mountain and valley structure of the tool T, thereby changing the areas where the coating is concentrated for removal. Compared to continuously injecting ions into the same area under constant pressure conditions, this method allows for efficient removal of the coating across the entire tool T in a shorter time, while also reducing power consumption.

<その他の変形実施形態>
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば前記実施形態の被膜除去装置100は、高圧プラズマ処理工程と低圧プラズマ処理工程とを切り替えることで、異なる2つの圧力条件でプラズマ処理を切り替えて行うようにしていたがこれに限らない。他の実施形態の被膜除去装置100は、第1圧力値及び第2圧力値とは異なる第3圧力値でプラズマ処理を行えるようにし、異なる3つの圧力条件でプラズマ処理を切り替えて行うようにしてもよい。
<Other modified embodiments>
However, the present invention is not limited to the embodiments described above.
For example, the coating removal apparatus 100 of the above embodiment switches between a high-pressure plasma treatment process and a low-pressure plasma treatment process to perform plasma treatment under two different pressure conditions, but it is not limited to this. In other embodiments, the coating removal apparatus 100 may be configured to perform plasma treatment at a third pressure value different from the first and second pressure values, and may perform plasma treatment under three different pressure conditions.

また前記実施形態の被膜除去装置100は、真空容器1の外部に設けられたアンテナ2に高周波を印加して真空容器1内にプラズマを生成する、所謂外部アンテナ方式のものであったがこれに限らない。他の実施形態では、真空容器1内にアンテナ2を設置してプラズマを生成する、所謂内部アンテナ方式のものであってもよい。Furthermore, the coating removal device 100 in the above embodiment was a so-called external antenna type, which generates plasma inside the vacuum container 1 by applying high frequency to an antenna 2 provided outside the vacuum container 1. However, it is not limited to this. In other embodiments, it may be a so-called internal antenna type, which generates plasma by installing the antenna 2 inside the vacuum container 1.

また前記実施形態では、誘導結合型のプラズマを用いてプラズマ処理を行うようにしていたがこれに限らない。他の実施形態では、例えば容量結合型のプラズマなど、他の方式により生成したプラズマを用いてプラズマ処理を行うようにしてもよい。すなわち、他の実施形態では、プラズマ源はアンテナ及び高周波電源を用いて構成されてなくてもよい。Furthermore, while the above embodiment uses inductively coupled plasma for plasma processing, it is not limited to this. In other embodiments, plasma processing may be performed using plasma generated by other methods, such as capacitively coupled plasma. In other embodiments, the plasma source does not necessarily have to be configured using an antenna and a high-frequency power supply.

また前記実施形態では、工具Tはドリルであり、山谷構造Zはらせん溝であったがこれに限らない。他の実施形態では、工具Tはエンドミル、ホブ又はタップ等であってよく、山谷構造Zはこれらの工具に形成された、例えばねじ溝や切り刃等、工具の作用部に形成された任意の凹凸形状であって良い。Furthermore, in the above embodiment, the tool T was a drill and the peak-and-trench structure Z was a helical groove, but it is not limited to these. In other embodiments, the tool T may be an end mill, hob, or tap, and the peak-and-trench structure Z may be any uneven shape formed on the working part of the tool, such as a screw groove or cutting edge.

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。Furthermore, it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible without departing from its spirit.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前記、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することが勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。The present invention will be described more specifically below with reference to examples. The present invention is not limited by the following examples, and it is certainly possible to implement it with appropriate modifications within the scope that is consistent with the spirit described above, and all such modifications are included within the technical scope of the present invention.

上記した被膜除去装置100を用いて、4mmφのドリル(工具T)を3本準備し、プラズマ処理の条件を異ならせて被膜除去処理を行った(サンプル1~3)。サンプル1は、アンテナ2に印加する高周波電力を500Wとし、プラズマ処理時の真空容器1内の圧力条件を5Paとしてプラズマ処理により被膜除去を行った。サンプル2は、アンテナ2に印加する高周波電力を500Wとし、プラズマ処理時の真空容器1内の圧力条件を15Paとしてプラズマ処理により被膜除去を行った。サンプル3は、アンテナ2に印加する高周波電力を800Wとし、プラズマ処理時の真空容器1内の圧力条件を5Paとしてプラズマ処理により被膜除去を行った。その結果を図5に示す。なお図5の縦軸は、プラズマ処理中の工具における、被膜の残部端の位置(すなわち、露出した工具の表面と被膜との境界位置)を示している。Using the coating removal apparatus 100 described above, three 4 mmφ drills (tools T) were prepared, and coating removal was performed under different plasma treatment conditions (Samples 1-3). In Sample 1, the high-frequency power applied to the antenna 2 was 500 W, and the pressure condition inside the vacuum chamber 1 during plasma treatment was 5 Pa, and the coating was removed by plasma treatment. In Sample 2, the high-frequency power applied to the antenna 2 was 500 W, and the pressure condition inside the vacuum chamber 1 during plasma treatment was 15 Pa, and the coating was removed by plasma treatment. In Sample 3, the high-frequency power applied to the antenna 2 was 800 W, and the pressure condition inside the vacuum chamber 1 during plasma treatment was 5 Pa, and the coating was removed by plasma treatment. The results are shown in Figure 5. The vertical axis in Figure 5 indicates the position of the remaining edge of the coating on the tool during plasma treatment (i.e., the boundary position between the exposed tool surface and the coating).

図5に示すように、真空容器1の圧力を5Paとしてプラズマ処理したサンプル1は、時間の経過とともに、谷部Vの外側(縁部V2)から内側(底部V1)に向かって、被膜の残部端の位置が移動し、谷部Vの外側から順に被膜を除去できていることを確認できた。
一方で真空容器1の圧力を15Paとしてプラズマ処理したサンプル2は、時間の経過とともに、谷部Vの内側(底部V1)から外側(縁部V2)に向かって残部端の位置が移動し、谷部Vの内側から順に被膜を除去できていることを確認できた。
また真空容器1の圧力を5Paとし、高周波電力を800Wとしてプラズマ処理したサンプル3は、時間の経過とともに、谷部Vの外側(縁部V2)から内側(底部V1)に向かって残部端の位置が移動し、谷部Vの外側から順に被膜を除去できていることを確認できた。このサンプル3では、圧力条件が同じであり高周波電力が小さいサンプル1よりも、被膜の除去速度を向上できることを確認できた。
なおいずれの条件であっても、連続的に処理を行うことで、谷部Vの表面に形成された被膜をすべて除去できることを確認した。
As shown in Figure 5, when sample 1 was plasma-treated with a vacuum chamber 1 pressure of 5 Pa, the position of the remaining edge of the coating moved from the outside (edge V2) to the inside (bottom V1) of the valley V over time, confirming that the coating was being removed sequentially from the outside of the valley V.
On the other hand, in sample 2, which was plasma-treated with a pressure of 15 Pa in the vacuum vessel 1, it was confirmed that the position of the remaining end moved from the inside (bottom V1) to the outside (edge V2) of the valley V over time, and that the coating was being removed sequentially from the inside of the valley V.
Furthermore, in sample 3, which was plasma-treated with a vacuum chamber 1 pressure of 5 Pa and a high-frequency power of 800 W, it was confirmed that the position of the remaining end moved from the outside (edge V2) to the inside (bottom V1) of the valley V over time, and that the coating was being removed sequentially from the outside of the valley V. It was confirmed that sample 3 could remove the coating faster than sample 1, which had the same pressure conditions but lower high-frequency power.
Furthermore, it was confirmed that under any of the conditions, continuous processing could completely remove the coating formed on the surface of the valley V.

図6は、単一圧力条件(高周波電力を800W・真空容器内の圧力を5Pa)でプラズマ処理した場合の被膜処理にかかる高周波電力量と、圧力条件を高圧(500W、15Pa)と低圧(500W、5Pa)とで切り替えてプラズマ処理した場合の被膜処理にかかる高周波電力量との関係を示す図である。図6から分かるように、高周波電源の使用電力量の点で、圧力条件を切り替えるほうが、高周波電力量を最大15%低減でき、効率を改善できることを確認できた。Figure 6 shows the relationship between the amount of high-frequency power required for coating when plasma processing is performed under a single pressure condition (high-frequency power of 800 W and pressure inside the vacuum chamber of 5 Pa) and the amount of high-frequency power required for coating when plasma processing is performed by switching between high pressure (500 W, 15 Pa) and low pressure (500 W, 5 Pa). As can be seen from Figure 6, it was confirmed that switching the pressure conditions can reduce the amount of high-frequency power used by up to 15%, thereby improving efficiency.

このように構成した本発明の被膜除去装置によれば、山谷構造を有する工具の表面に形成された被膜を、プラズマを用いて効率よく除去することができる。With the coating removal apparatus of the present invention configured in this way, a coating formed on the surface of a tool having a peak-and-valley structure can be efficiently removed using plasma.

100・・・被膜除去装置
1 ・・・真空容器
2 ・・・アンテナ
3 ・・・高周波電源
5 ・・・工具ホルダ
9 ・・・制御装置
T ・・・工具
Z ・・・山谷構造
V ・・・谷部
V1 ・・・底部
V2 ・・・縁部
M ・・・山部

100...Film removal device 1...Vacuum container 2...Antenna 3...High frequency power source 5...Tool holder 9...Control device T...Tool Z...Mountain and valley structure V...Trough V1...Bottom V2...Edge M...Mountain

Claims (5)

山部と谷部が交互に並ぶ山谷構造を表面に有する工具を配置した真空容器内にプラズマを発生させ、当該プラズマを用いてプラズマ処理することにより前記工具の表面に形成された被膜を除去する被膜除去方法であって、
前記真空容器内の圧力を所定の第1圧力値にしてプラズマ処理を行い、前記谷部の底部における被膜の除去速度を前記谷部の縁部における被膜の除去速度よりも大きくする高圧プラズマ処理工程と、
前記真空容器内の圧力を前記第1圧力値よりも小さい第2圧力値にしてプラズマ処理を行い、前記谷部の縁部における被膜の除去速度を前記谷部の底部における被膜の除去速度よりも大きくする低圧プラズマ処理工程と、を1回以上切り替えて行う被膜除去方法。
A method for removing a coating formed on the surface of a tool having a surface with alternating peaks and valleys, wherein plasma is generated in a vacuum vessel in which a tool is placed, and the coating is removed by plasma treatment using the plasma,
A high-pressure plasma treatment step is performed by setting the pressure inside the vacuum vessel to a predetermined first pressure value and making the rate of removal of the coating at the bottom of the valley greater than the rate of removal of the coating at the edge of the valley.
A coating removal method comprising performing plasma treatment by setting the pressure inside the vacuum vessel to a second pressure value smaller than the first pressure value, thereby performing a low-pressure plasma treatment step, and switching between these steps once or more times, to make the coating removal speed at the edges of the valleys greater than the coating removal speed at the bottom of the valleys.
前記高圧プラズマ処理工程において前記工具の周りに形成されるプラズマシースの前記谷部に対する厚みが、前記低圧プラズマ処理工程において形成されるプラズマシースの前記谷部に対する厚みよりも小さい請求項1に記載の被膜除去方法。The coating removal method according to claim 1, wherein the thickness of the plasma sheath formed around the tool in the high-pressure plasma treatment step relative to the valley is smaller than the thickness of the plasma sheath formed in the low-pressure plasma treatment step relative to the valley. 前記高圧プラズマ処理工程と前記低圧プラズマ処理工程を2回以上切り替えて行う請求項1に記載の被膜除去方法。The coating removal method according to claim 1, wherein the high-pressure plasma treatment step and the low-pressure plasma treatment step are switched between two or more times. 誘導結合型のプラズマを用いて前記プラズマ処理を行う請求項1に記載の被膜除去方法。The coating removal method according to claim 1, wherein the plasma treatment is performed using an inductively coupled plasma. 山部と谷部が交互に並ぶ山谷構造を表面に有する工具の表面に形成された被膜をプラズマを用いて除去する被膜除去装置であって、
前記工具が配置される真空容器と
前記真空容器内にプラズマを生成するプラズマ源と、
前記真空容器内の圧力を制御し、
前記真空容器内の圧力を所定の第1圧力値にしてプラズマ処理を行い、前記谷部の底部における被膜の除去速度を前記谷部の縁部における被膜の除去速度よりも大きくする高圧プラズマ処理モードと、
前記真空容器内の圧力を前記第1圧力値よりも小さい第2圧力値にしてプラズマ処理を行い、前記谷部の縁部における被膜の除去速度を前記谷部の底部における被膜の除去速度よりも大きくする低圧プラズマ処理モードと、を切り替える制御装置と、
を備え、
前記制御装置が、高圧プラズマ処理モードと前記低圧プラズマ処理モードとを1回以上切り替えて行うことで前記工具の表面に形成された被膜を除去する被膜除去装置。
A coating removal device that uses plasma to remove a coating formed on the surface of a tool having a surface structure with alternating peaks and valleys,
A vacuum vessel in which the tool is placed, and a plasma source that generates plasma within the vacuum vessel,
Control the pressure inside the vacuum vessel,
A high-pressure plasma treatment mode is performed by setting the pressure inside the vacuum vessel to a predetermined first pressure value and making the rate of removal of the coating at the bottom of the valley greater than the rate of removal of the coating at the edge of the valley.
A control device that switches between a low-pressure plasma processing mode, in which plasma processing is performed with the pressure inside the vacuum vessel set to a second pressure value lower than the first pressure value, and the rate of removal of the coating at the edge of the valley is greater than the rate of removal of the coating at the bottom of the valley,
Equipped with,
A coating removal device that removes a coating formed on the surface of a tool by switching the control device between a high-pressure plasma processing mode and a low-pressure plasma processing mode one or more times.
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