(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却用の冷凍サイクルと加熱用の加熱装置を含む冷媒サイクルとで熱交換器としての蒸発器を共有し、使用者により設定される設定温度と当該冷媒サイクルに接続されるワークのワーク温度との温度差に応じて当該冷凍サイクルの電動式圧縮機の回転数、並びに当該冷媒サイクルにおける冷媒タンクに繋がるポンプによる冷媒流量及び当該加熱装置の加熱温度を制御装置で制御してワークを保温する機能を持つと共に、当該ワークにターゲットとなる試料をエッチングするためにプラズマ処理を行うプラズマ処理装置を適用したプラズマ処理装置用チラー装置において、
前記プラズマ処理装置は、前記試料の表面積が大きい場合に対応する大型の試料台を兼ねて当該試料が載置される下部電極と、前記下部電極の前記試料が載置される側とは反対側の面に冷媒流路を分岐できるように付設されて当該下部電極を保温する保温部を含んで前記冷媒サイクルと繋がるように接続された下部電極冷媒管と、前記下部電極冷媒管の前記保温部の冷媒流路近傍に設けられて当該下部電極冷媒管の冷媒温度を検出した結果を前記ワーク温度を示す下部電極冷媒管冷媒検出温度として出力する下部電極冷媒管用冷媒温度センサと、を真空容器内に備える他、前記下部電極に対向して前記真空容器内に配置されると共に、蓋部を一体的に有する上部電極と、前記上部電極に付設されて当該上部電極を保温する保温部を含んで前記冷媒サイクルと繋がるように接続された上部電極冷媒管と、前記真空容器の壁に付設されて前記冷媒サイクルと繋がるように接続されると共に、当該真空容器の壁を保温する保温部を含む真空容器冷媒管と、前記上部電極冷媒管の保温部の冷媒流路近傍に設けられて当該上部電極冷媒管の冷媒温度を検出した結果を前記ワーク温度を示す上部電極冷媒管冷媒検出温度として出力する上部電極冷媒管用冷媒温度センサと、前記真空容器冷媒管の保温部の冷媒流路近傍に設けられて当該真空容器冷媒管の冷媒温度を検出した結果を前記ワーク温度を示す真空容器冷媒管冷媒検出温度として出力する真空容器冷媒管用冷媒温度センサと、を備え、
前記冷媒サイクルは、前記プラズマ処理装置における冷媒吸入側に設けられて冷媒戻り温度を検出した結果を冷媒戻り検出温度として出力するワーク吸入側温度センサを備え、
前記制御装置は、前記下部電極冷媒管用冷媒温度センサで検出される前記下部電極冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果に基づいて生成した前記加熱装置の加熱度合いを調整制御するための加熱調整制御信号を当該加熱装置へ送信して当該下部電極冷媒管冷媒検出温度が前記設定温度となるように第１のフィードバック制御を行うと共に、前記ワーク吸入側温度センサで検出される前記冷媒戻り検出温度が当該設定値となるように、当該下部電極冷媒管用冷媒温度センサで検出される当該下部電極冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果、前記上部電極冷媒管用冷媒温度センサで検出される前記上部電極冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果、並びに前記真空容器冷媒管用冷媒温度センサで検出される前記真空容器冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果に基づいてそれぞれ生成した当該加熱装置の加熱度合いを調整制御するための加熱調整制御信号を当該加熱装置へ送信して第２のフィードバック制御を行うことを特徴とするプラズマ処理装置用チラー装置。
【請求項２】
冷却用の冷凍サイクルと加熱用の加熱装置を含む冷媒サイクルとで熱交換器としての蒸発器を共有し、使用者により設定される設定温度と当該冷媒サイクルに接続されるワークのワーク温度との温度差に応じて当該冷凍サイクルの電動式圧縮機の回転数、並びに当該冷媒サイクルにおける冷媒タンクに繋がるポンプによる冷媒流量及び当該加熱装置の加熱温度を制御装置で制御してワークを保温する機能を持つと共に、当該ワークにターゲットとなる試料をエッチングするためにプラズマ処理を行うプラズマ処理装置を適用したプラズマ処理装置用チラー装置において、
前記プラズマ処理装置は、前記試料の表面積が大きい場合に対応する大型の試料台を兼ねて当該試料が載置される下部電極と、前記下部電極の前記試料が載置される側とは反対側の面に冷媒流路を分岐できるように付設されて当該下部電極を保温する保温部を含んで前記冷媒サイクルと繋がるように接続された下部電極冷媒管と、前記下部電極冷媒管の前記保温部の冷媒流路近傍に設けられて当該下部電極冷媒管の冷媒温度を検出した結果を前記ワーク温度を示す下部電極冷媒管冷媒検出温度として出力する下部電極冷媒管用冷媒温度センサと、を真空容器内に備える他、前記下部電極に対向して前記真空容器内に配置されると共に、蓋部を一体的に有する上部電極と、前記上部電極に付設されて当該上部電極を保温する保温部を含んで前記冷媒サイクルと繋がるように接続された上部電極冷媒管と、前記真空容器の壁に付設されて前記冷媒サイクルと繋がるように接続されると共に、当該真空容器の壁を保温する保温部を含む真空容器冷媒管と、前記上部電極冷媒管の保温部の冷媒流路近傍に設けられて当該上部電極冷媒管の冷媒温度を検出した結果を前記ワーク温度を示す上部電極冷媒管冷媒検出温度として出力する上部電極冷媒管用冷媒温度センサと、前記真空容器冷媒管の保温部の冷媒流路近傍に設けられて当該真空容器冷媒管の冷媒温度を検出した結果を前記ワーク温度を示す真空容器冷媒管冷媒検出温度として出力する真空容器冷媒管用冷媒温度センサと、を備え、
前記冷媒サイクルは、前記プラズマ処理装置における冷媒吐出側に設けられて冷媒吐出温度を検出した結果を冷媒吐出検出温度として出力するワーク吐出側温度センサを備え、
前記制御装置は、前記下部電極冷媒管用冷媒温度センサで検出される前記下部電極冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果に基づいて生成した前記加熱装置の加熱度合いを調整制御するための加熱調整制御信号を当該加熱装置へ送信して当該下部電極冷媒管冷媒検出温度が前記設定温度となるように第１のフィードバック制御を行うと共に、前記ワーク吐出側温度センサで検出される前記冷媒吐出検出温度が当該設定値となるように、当該下部電極冷媒管用冷媒温度センサで検出される当該下部電極冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果、前記上部電極冷媒管用冷媒温度センサで検出される前記上部電極冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果、並びに前記真空容器冷媒管用冷媒温度センサで検出される前記真空容器冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果に基づいてそれぞれ生成した当該加熱装置の加熱度合いを調整制御するための加熱調整制御信号を当該加熱装置へ送信して第３のフィードバック制御を行うことを特徴とするプラズマ処理装置用チラー装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のプラズマ処理装置用チラー装置において、
前記保温部は、蛇行状の流路孔による冷媒流路が内部に設けられると共に、前記冷媒に対する耐腐食性のある耐熱性を有するパネル部材を複数組み付けて構成され、
前記下部電極冷媒管は、前記冷媒サイクル側で分岐された分岐管が前記真空容器を通って前記パネル部材における前記流路孔の冷媒出入口となる箇所を配管で結合した複合構造であり、
前記下部電極冷媒管用冷媒温度センサは、前記パネル部材における前記下部電極の中心箇所に近い前記流路孔近傍に設けられたメインセンサと当該中心箇所から隔たった当該流路孔近傍に設けられたサブセンサとを含んで複数設けられ、
前記制御装置は、前記複数の下部電極冷媒管用冷媒温度センサでそれぞれ検出される前記下部電極冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果に基づいて生成した加熱調整制御信号を前記加熱装置へ送信して前記第１のフィードバック制御に供することを特徴とするプラズマ処理装置用チラー装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載のプラズマ処理装置用チラー装置において、
前記制御装置は、前記第１のフィードバック制御と前記第２のフィードバック制御又は前記第３のフィードバック制御とを独立して切り替え設定して行わせるか、或いは選択的に併用して切り替え設定して行わせるカスケード制御が可能であることを特徴とするプラズマ処理装置用チラー装置。
【請求項５】
請求項４記載のプラズマ処理装置用チラー装置において、
前記制御装置は、前記第１のフィードバック制御と前記第２のフィードバック制御又は前記第３のフィードバック制御との加熱度合いで示される熱負荷情報を前記冷凍サイクルの前記電動式圧縮機の回転数制御に反映させてフィードフォワード制御を行うことを特徴とするプラズマ処理装置用チラー装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項記載のプラズマ処理装置用チラー装置において、
前記試料は、表面積が大きいガラス基板系のフラットパネルディスプレイであることを特徴とするプラズマ処理装置用チラー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却用の冷凍サイクルと加熱用の加熱装置を含む冷媒サイクルとで熱交換器としての蒸発器を共有し、使用者により設定される設定温度と冷媒サイクルに接続されるワーク（顧客装置）のワーク温度との温度差に応じて冷凍サイクルの電動式圧縮機の回転数、並びに冷媒サイクルにおける冷媒タンクに繋がるポンプによる冷媒流量及び加熱装置の加熱温度を制御装置で制御してワークを保温する機能を持つチラー装置に係り、詳しくはワークにターゲットとなる試料をエッチングするためのプラズマ処理を行うプラズマ処理装置を適用したプラズマ処理装置用チラー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的なチラー装置では、冷却用の冷凍サイクルと加熱用の冷媒サイクルとにより冷媒を管内で循環させて冷媒サイクルの局部で保温対象の負荷となるワークを介在接続させる回路構成を持つ。冷凍サイクルは、冷媒ガスを電動式圧縮機により圧縮して高圧ガスとして吐出側の凝縮器へ送り、凝縮器では高圧ガスを凝縮して減圧機構の膨張弁を経由して減圧させてから蒸発器へ送り、蒸発器では減圧された低圧な気液混合状態の冷媒を蒸発させて圧縮機の吸入側に吸い込ませることで再び圧縮を繰り返す回路構成の一次温度調整回路となっている。冷媒サイクルは、冷凍サイクルの蒸発器を共有して低圧な液体状態の冷媒液を冷媒タンクで回収して蓄えると共に、冷媒タンクに装着された加熱装置（ヒータ）で適宜加熱した冷媒液をワークを介在させて蒸発器に戻す回路構成の二次温度調整回路となっている。
【０００３】
ここでの冷凍サイクルに備えられる圧縮機の回転数、並びに冷媒サイクルに備えられる加熱装置の加熱温度及び冷媒タンクに繋がるポンプによる冷媒流量は、使用者向けに所定の温度範囲（例えば−２０℃〜６０℃）での選択的な温度設定に供される制御装置により設定温度とワーク温度との温度差に応じて制御される。冷凍サイクルと冷媒サイクルとにはそれぞれ温度センサが設けられ、冷媒サイクルのポンプよりもワーク側の箇所に設けられた温度センサからはワーク温度が検出される。
【０００４】
制御装置では、初期的な設定温度とワーク温度との温度差に応じて異なる動作モードの制御を行う。例えば設定温度がワーク温度よりもずっと高い温度差（例えば１０℃超過）のある高温設定時には、冷凍サイクルの冷却機能が不要であるため、圧縮機の回転数を低く抑制し、冷媒サイクルの加熱装置の加熱温度を高く設定して温度差を無くすように加熱機能を優先する動作モードを実施する。また、設定温度がワーク温度よりもずっと低い温度差（例えば１０℃超過）のある低温設定時には、冷媒サイクルの加熱装置による加熱機能が不要であるため、加熱装置の加熱設定を行わずに冷凍サイクルの圧縮機の回転数を高く設定して温度差を無くすように冷却機能を優先する動作モードを実施する。更に、設定温度がワーク温度に近い温度差（例えば５℃〜１０℃）の少ない保温設定時（上述した加熱機能を優先した動作モードや冷却機能を優先した動作モードが継続して実施されて温度差が少なくなった場合や予め初期的に温度差がない場合を含む）には、加熱装置による加熱機能と冷凍サイクルの冷却機能との双方を実施し、具体的には温度差を無くすように圧縮機の回転数を所定値から幾分増減変化させるか、或いは加熱装置の加熱を所定値から幾分増減変化させるようにして、加熱機能や冷却機能を両方行う動作モードを実施する。
【０００５】
因みに、このようなチラー装置のワークへの保温機能に関連する周知技術としては、例えば広い温度範囲にわたって安定して運転でき、クーラントの温度を精度良く制御できる「チラー装置」（特許文献１参照）や、大型のヒータを必要とせず、かつ、クーラントの温度を精度良く制御できる「チラー装置」（特許文献２参照）等が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−７５９１９号公報
【特許文献２】特開２００８−７５９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した周知のチラー装置のワークへの保温機能は、様々な分野での適用が検討されており、例えば冷媒サイクルの加熱装置における加熱機能を高めることで保温上限温度を上昇させる仕様（例えば８０℃程度の仕様）にすることもでき、そうした場合にはワークを半導体製造装置とし、半導体エッチング工程に適用することが可能となる。
【０００８】
具体的に云えば、半導体製造装置の一例として、ターゲットとなる試料の半導体ウエハを半導体エッチング工程でエッチングするためにプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に適用した場合を想定すると、こうした場合には試料台を兼ねる下部電極に冷媒管を付設させて冷媒サイクルと繋がるように接続し、プラズマ処理装置からの冷媒吐出側の冷媒温度を温度センサで検出した結果に基づいて、制御装置が−２０℃〜８０℃の温度帯で冷媒の戻り温度に基づいて加熱装置における加熱度合いのフィードバック制御、並びに加熱度合いで示される熱負荷情報を冷凍サイクルの電動式圧縮機の回転数制御と冷媒サイクルの冷媒タンクに繋がるポンプによる冷媒流量制御とに反映させて制御系に入る指令値や外乱を検出して影響を打ち消すようにフィードフォワード制御を行う仕様とする場合を例示できる。
【０００９】
このような仕様のプラズマ処理装置用チラー装置は、上述した特許文献１や特許文献２に記載された技術を適用して構築できるものであるが、試料が一般的な半導体ウエハのように表面積が余り大きくない場合には試料台を兼ねる下部電極も同程度の大きさで済むため、冷媒がプラズマ処理装置内の下部電極に付設されて冷媒サイクルと繋がるように接続される下部電極冷媒管の長さも比較的短く、プラズマ処理の影響で熱負荷による温度変動があっても熱負荷変動の伝達が余り遅れずにプラズマ処理装置の冷媒吐出側の冷媒温度として検出されるワーク温度が比較的高精度で得られることにより、制御装置でフィードバック制御、並びにフィードフォワード制御を行うことで下部電極の保温制御が精度良く行われ、下部電極の保温制御によりプラズマをほぼ均一に生成させて精度良くエッチングすることができる。
【００１０】
ところが、試料が例えばガラス基板系のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）である場合のように表面積が大きく、試料台を兼ねる下部電極についても大型化されている場合には、冷媒がプラズマ処理装置内の下部電極に付設されて冷媒サイクルと繋がるように接続される下部電極冷媒管の長さが相当に長く、プラズマ処理の影響で熱負荷による温度変動があると熱負荷変動の伝達が遅れてプラズマ処理装置の冷媒吐出側の冷媒温度として検出されるワーク温度が高精度で得難くなるため、制御装置でフィードバック制御、並びにフィードフォワード制御を行っても下部電極の保温制御が精度良く行われず、結果としてプラズマの生成にムラが生じて試料を要求される精度でエッチングすることができないという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、ワークのプラズマ処理装置でのターゲットとなる試料の表面積が大きく、試料台を兼ねる下部電極が大型でも精度良く保温制御することができ、試料をムラなく要求される精度で均一にエッチングできるプラズマ処理装置用チラー装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記技術的課題を達成するため、本発明の基本構成の１つは、冷却用の冷凍サイクルと加熱用の加熱装置を含む冷媒サイクルとで熱交換器としての蒸発器を共有し、使用者により設定される設定温度と当該冷媒サイクルに接続されるワークのワーク温度との温度差に応じて当該冷凍サイクルの電動式圧縮機の回転数、並びに当該冷媒サイクルにおける冷媒タンクに繋がるポンプによる冷媒流量及び当該加熱装置の加熱温度を制御装置で制御してワークを保温する機能を持つと共に、当該ワークにターゲットとなる試料をエッチングするためにプラズマ処理を行うプラズマ処理装置を適用したプラズマ処理装置用チラー装置において、プラズマ処理装置は、試料の表面積が大きい場合に対応する大型の試料台を兼ねて当該試料が載置される下部電極と、下部電極の試料が載置される側とは反対側の面に冷媒流路を分岐できるように付設されて当該下部電極を保温する保温部を含んで冷媒サイクルと繋がるように接続された下部電極冷媒管と、下部電極冷媒管の保温部の冷媒流路近傍に設けられて当該下部電極冷媒管の冷媒温度を検出した結果をワーク温度を示す下部電極冷媒管冷媒検出温度として出力する下部電極冷媒管用冷媒温度センサと、を真空容器内に備える他、下部電極に対向して真空容器内に配置されると共に、蓋部を一体的に有する上部電極と、上部電極に付設されて当該上部電極を保温する保温部を含んで冷媒サイクルと繋がるように接続された上部電極冷媒管と、真空容器の壁に付設されて冷媒サイクルと繋がるように接続されると共に、当該真空容器の壁を保温する保温部を含む真空容器冷媒管と、上部電極冷媒管の保温部の冷媒流路近傍に設けられて当該上部電極冷媒管の冷媒温度を検出した結果をワーク温度を示す上部電極冷媒管冷媒検出温度として出力する上部電極冷媒管用冷媒温度センサと、真空容器冷媒管の保温部の冷媒流路近傍に設けられて当該真空容器冷媒管の冷媒温度を検出した結果をワーク温度を示す真空容器冷媒管冷媒検出温度として出力する真空容器冷媒管用冷媒温度センサと、を備え、冷媒サイクルは、プラズマ処理装置における冷媒吸入側に設けられて冷媒戻り温度を検出した結果を冷媒戻り検出温度として出力するワーク吸入側温度センサを備え、制御装置は、下部電極冷媒管用冷媒温度センサで検出される下部電極冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果に基づいて生成した加熱装置の加熱度合いを調整制御するための加熱調整制御信号を当該加熱装置へ送信して当該下部電極冷媒管冷媒検出温度が設定温度となるように第１のフィードバック制御を行うと共に、ワーク吸入側温度センサで検出される冷媒戻り検出温度が当該設定値となるように、当該下部電極冷媒管用冷媒温度センサで検出される当該下部電極冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果、上部電極冷媒管用冷媒温度センサで検出される上部電極冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果、並びに真空容器冷媒管用冷媒温度センサで検出される真空容器冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果に基づいてそれぞれ生成した当該加熱装置の加熱度合いを調整制御するための加熱調整制御信号を当該加熱装置へ送信して第２のフィードバック制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のプラズマ処理装置用チラー装置によれば、上記構成により、ワークのプラズマ処理装置での試料がフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）である場合のように表面積が大きく、試料台を兼ねる下部電極が大型でも精度良く保温制御することができ、試料をムラなく要求される精度で均一にエッチングできるようになる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例に係るプラズマ処理装置へ適用可能なチラー装置の基本構成を冷媒サイクルでのワークへの接続及び冷凍サイクルでの凝縮器への冷却装置を含めて示した全体的な概略図である。
【図２】図１に示すチラー装置のワークとなるプラズマ処理装置の概略構成を示した図である。
【図３】図２に示すプラズマ処理装置の保温対象となる各部の保温部と冷媒サイクルにおける配管の接続箇所の概略構成を示した図である。
【図４】図３で説明したプラズマ処理装置の各部の保温部を冷媒サイクルに接続する場合に必要な系統別な冷媒サイクルの概略構成を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明のプラズマ処理装置用チラー装置について、実施例を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の実施例に係るプラズマ処理装置へ適用可能なチラー装置の基本構成を冷媒サイクル２００でのワークＷへの接続及び冷凍サイクル１００での凝縮器１０３への冷却装置３００を含めて示した全体的な概略図である。
【００１７】
図１を参照すれば、このチラー装置は、従来通りに保温対象となる各種装置をワークＷとして、使用者（ユーザ）が所定の温度範囲（例えば−２０℃〜１３０℃）で選択的に温度設定して保温するための機能を持つ点は同じである。ここでは冷却用の冷凍サイクル１００と、冷凍サイクル１００に備えられる蒸発器（熱交換器）１０１を共用する加熱用の冷媒サイクル２００と、冷媒サイクル２００中に介在接続されて保温対象となる各種装置（負荷）をワークＷとして、使用者向けに所定の温度範囲での選択的な温度設定に供されると共に、冷凍サイクル１００に備えられる電動式圧縮機１０２の回転数、並びに冷媒サイクル２００に備えられる冷媒に対する加熱用の加熱装置（ヒータ）２０２における加熱温度を、図示されない使用者向けの操作部で使用者により設定される設定温度と冷媒サイクル２００のワークＷ側寄り箇所に設けられた第１の温度センサＴ１により検出されたワーク温度との温度差に応じて制御するためのＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＩＯ等を備えた機器制御ユニット１０５による制御装置と、を備え、冷凍サイクル１００及び冷媒サイクル２００により冷媒を管内で循環させてワークＷを保温する機能を持つ。
【００１８】
因みに、ここでのワーク温度を検出するための第１の温度センサＴ１は、冷媒サイクル２００に備えられる加熱装置２０２から冷媒を吸引するポンプ２０３の冷媒吐出側であって、ワークＷ寄りの冷媒流入側に設けられて冷媒サイクル側冷媒温度を検出して機器制御ユニット１０５に送出するようになっているが、その他に蒸発器１０１の冷媒吸入側であって、ワークＷ寄りの冷媒流出側に設けられた第４の温度センサＴ４からの冷媒検出温度を機器制御ユニット１０５に入力し、双方の検出結果を併用してワーク温度を検出するようにしても良い。ここでの第１の温度センサＴ１及び第４の温度センサＴ４については、高い温度検出精度が要求されるため、白金測温抵抗体を用いたＰｔセンサを用いることが好ましい。
【００１９】
このうち、冷凍サイクル１００は、冷媒のガスを電動式圧縮機１０２により圧縮して高圧ガスとして吐出側の凝縮器１０３へ送り、凝縮器１０３では高圧ガスを凝縮して減圧機構の膨張弁１０４を経由して減圧させてから蒸発器１０１へ送り、蒸発器１０１では減圧された低圧ガスを蒸発させて電動式圧縮機１０２の吸入側に吸い込ませることで再び圧縮を繰り返す回路構成の一次温度調整回路となっている。また、ここでは凝縮器１０３に対して配管を折り返すように接続し、冷却水を取り込んで凝縮器１０３内を冷却してから出口側の管に設けられたバルブＶ７を経由して外方へ戻す構造の冷却装置３００が配備され、圧力スイッチＰＳＷのオン状態で凝縮器１０３の吐出側に接続された圧力により検出された結果に応じてバルブＶ７の開閉が制御され、配管内を流れる冷却水の流量が制御されるようになっている。尚、バルブＶ７の吸入側に設けられたバルブＶ６は、排水用の弁である。因みに、ここで説明した冷却装置３００による凝縮器１０３に対する冷却機能は、冷却ファンを用いて冷風で冷却する構成としても良い。
【００２０】
冷媒サイクル２００は、冷凍サイクル１００の蒸発器１０１を共有して冷媒液を冷媒タンク２０１で回収して蓄えると共に、冷媒タンク２０１に装着された加熱装置２０２で冷媒液を適宜加熱するか、或いは加熱させずに加熱装置２０２からポンプ２０３により吸引した冷媒液をワークＷを介在させて蒸発器１０１に戻す回路構成の二次温度調整回路となっている。
【００２１】
また、機器制御ユニット１０５に接続された加熱制御装置２０７は、設定温度と第１の温度センサＴ１により検出されたワーク温度との温度差に応じて機器制御ユニット１０５から制御を受けて加熱装置２０２による加熱温度を制御する。
【００２２】
更に、ポンプ２０３における冷媒液の流出側の配管には流量検出センサ２０４が設けられ、この流量検出センサ２０４で検出された冷媒液の流量は機器制御ユニット１０５に入力されて流量表示を行い、その値より適切な流量で使用されるように手動バルブによる冷媒液の吸引量を調整するようになっている。これにより、冷媒タンク２０１内では、冷媒液がロジック（ＬＧ）によりほほ一定量に保たれることになる。
【００２３】
加えて、蒸発器１０１の冷媒吐出側の管に設けられたバルブＶ１と冷媒タンク２０１に接続された管に設けられたバルブＶ２とは共通の配管に接続され、排液処理用のドレンＤに繋がって排液するために使用される。その他、ワークＷにおける冷媒液の流入側の配管に設けられたバルブＶ３と流出側の配管に設けられたバルブＶ４とは、主としてワークＷを冷媒サイクル２００の局部に配管接続するときの冷媒液漏れを防止するために使用される。
【００２４】
以上に説明したチラー装置の細部構成は、従来製品に共通したもので、機器制御ユニット１０５によって初期的な設定温度とワーク温度との温度差に応じて異なる動作モードの制御を行い、設定温度がワーク温度よりもずっと高い温度差（例えば１０℃超過）のある高温設定時には、冷凍サイクル１００の冷却機能が不要であるため、電動式圧縮機１０２の回転数を低く抑制し、冷媒サイクル２００の加熱装置２０２の加熱温度を高く設定して温度差を無くすように加熱機能を優先する動作モードを実施し、設定温度がワーク温度よりもずっと低い温度差（例えば１０℃超過）のある低温設定時には、冷媒サイクル２００の加熱装置２０２による加熱機能が不要であるため、加熱装置２０２の加熱設定を行わずに冷凍サイクル１００の電動式圧縮機１０２の回転数を高く設定して温度差を無くすように冷却機能を優先する動作モードを実施する点は同じである。
【００２５】
その他の機能構成については、本出願人により特願２０１４−０３３０１３（特許５７２１８７５）として提案されたもので、設定温度がワーク温度に近い温度差（例えば５℃〜１０℃）の少ない保温設定時において、特に冷凍サイクル１００での蒸発器１０１の冷媒吸入側と冷媒吐出側との冷媒温度差が殆ど無い状態にあって、冷媒を蒸発器１０１に流す必要がないにも拘らず電動式圧縮機１０２が動作し続ける構造及び機能を改善する技術に関連している。
【００２６】
本発明の主旨は、図１に示すチラー装置のワークＷに後述するプラズマ処理装置を適用させた場合の機能構成に関するものであるが、その説明に先立ち、本発明の理解の助けとなるように、係る電動式圧縮機１０２の負荷対策技術について説明する。
【００２７】
具体的に云えば、このチラー装置で第１番目の特徴となるのは、冷媒サイクル２００における蒸発器１０１の冷媒吐出側で加熱装置２０２に対する冷媒流入の手前側に設けられて冷媒温度を検出する第２の温度センサＴ２を有し、設定温度とワーク温度との温度差（例えば５℃〜１０℃）の少ない保温設定時に、機器制御ユニット１０５が第２の温度センサＴ２で検出される冷媒サイクル側冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算を行い、機器制御ユニット１０５が係るＰＩＤ演算の結果に基づいて生成した電動式圧縮機１０２を駆動するためのインバータ１０７に対する駆動制御信号を出力し、電動式圧縮機１０２での圧縮機回転数を一定の範囲でワーク温度に応じて制御する点にある。因みに、ここでの第２の温度センサＴ２についても、高い温度検出精度が要求されるため、白金測温抵抗体を用いたＰｔセンサを用いることが好ましい。
【００２８】
係る機能構成によれば、設定温度とワーク温度との温度差が小さく、且つ冷凍サイクル１００での蒸発器１０１の冷媒吸入側と冷媒吐出側との温度差が殆ど無い場合でも電動式圧縮機１０２に過負荷を掛けずに運転を行わせ、蒸発器１０１に流れる冷媒量を適正に保ち、安定して保温動作する機能が得られる。
【００２９】
また、上記チラー装置で第２番目の特徴となるのは、冷凍サイクル１００における蒸発器１０１の冷媒吸入側に介在接続されて第１のステッピングモータＳＭ１で駆動される第１の電子膨張弁ＥＶ１を有し、機器制御ユニット１０５が第１の温度センサＴ１で検出されたワーク温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算を行い、機器制御ユニット１０５が係るＰＩＤ演算の結果に基づいて生成したパルス信号により第１のステッピングモータＳＭ１を駆動することで第１の電子制御弁ＥＶ１での開閉を制御して冷媒流量を制御する点にある。
【００３０】
係る機能構成によれば、先の電動式圧縮機１０２の回転数制御に加え、冷凍サイクル１００において別途に蒸発器１０１に吸入される冷媒量を別途適切に制御できるため、一層安定して保温動作する機能が得られる。因みに、機器制御ユニット１０５では、第１の温度センサＴ１と上述した第４の温度センサＴ４（冷媒サイクル２００における蒸発器１０１の冷媒吸入側でワークＷに対する冷媒流出側に設けられて冷媒温度を検出する）とにより検出された冷媒温度の差値に基づいてワークＷ側の熱負荷量を算出し、第２の温度センサＴ２で検出された冷媒温度に基づいてＰＩＤ演算した結果を熱負荷量の算出結果を用いて補正した上で第１の電子膨張弁ＥＶ１における開度制御の応答性を向上させるためのフィードフォワード制御（入熱に対するフィードフォワード制御）を行うことが好ましい。係る機能構成を加えれば、冷凍サイクル１００でのワークＷ側の熱負荷量に応じた冷媒流量の制御を適確に行うことができる。
【００３１】
更に、上記チラー装置で第３番目の特徴となるのは、電動式圧縮機１０２の冷媒吸入側であって、蒸発器１０１の冷媒吐出側、且つ凝縮器１０３に対する冷媒吐出側に設けられて冷凍サイクル１００における冷媒温度を検出するための第３の温度センサＴ３と、蒸発器１０１の冷媒吸入側で第１の電子膨張弁ＥＶ１よりも冷凍サイクル１００に備えられる凝縮器１０３側に位置される箇所と蒸発器１０１の冷媒吐出側とを繋ぐと共に、第２のステッピングモータＳＭ２で駆動される第２の電子膨張弁ＥＶ２が介在接続された冷媒バイパス用の第１のバイパス流路１０８と、を有し、機器制御ユニット１０５が第３の温度センサＴ３で検出される冷凍サイクル側冷媒温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算を行い、機器制御ユニット１０５が係るＰＩＤ演算の結果に基づいて生成したパルス信号により第２のステッピングモータＳＭ２を駆動することで第２の電子制御弁ＥＶ２での開閉を制御して第１のバイパス流路１０８における冷媒流量を制御する点にある。因みに、ここでの第３の温度センサＴ３は、第２の温度センサＴ２程度に高い検出精度が要求されないため、製造コストを考慮して一般的な熱電対を用いた熱電対センサを用いることが好ましい。  係る機能構成によれば、先の電動式圧縮機１０２の回転数制御や蒸発器１０１に吸入される冷媒量の制御に加え、冷凍サイクル１００において第１のバイパス流路１０８を使用した冷媒のバイパス流量を別途に制御できるため、より一層蒸発器１０１への冷媒の流入量を細かく制御でき、保温動作の機能が格段に向上する。
【００３２】
加えて、上記チラー装置で第４番目の特徴となるのは、冷凍サイクル１００における電動式圧縮機１０２の冷媒吸入側に設けられて冷媒圧力を検出する圧力センサＰ１と、第１の電子膨張弁ＥＶ１よりも蒸発器１０１の冷媒吸入側に位置される箇所と電動式圧縮機１０２の冷媒吐出側とを繋ぐと共に、第３のステッピングモータＳＭ３で駆動される第３の電子膨張弁ＥＶ３が介在接続された冷媒バイパス用の第２のバイパス流路１０９と、を有し、機器制御ユニット１０５が圧力センサＰ１で検出される冷媒圧力について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算を行い、機器制御ユニット１０５が係るＰＩＤ演算の結果に基づいて生成したパルス信号により第３のステッピングモータＳＭ３を駆動することで第３の電子制御弁ＥＶ３での開閉を制御して第２のバイパス流路１０９における冷媒流量を制御する点にある。
【００３３】
係る機能構成によれば、先の電動式圧縮機１０２の回転数制御や蒸発器１０１に吸入される冷媒量の制御、第１のバイパス流路１０８を使用した冷媒のバイパス流量の制御に加え、冷凍サイクル１００において第２のバイパス流路１０９を使用した冷媒のバイパス流量を更に別途制御できるため、蒸発器１０１への冷媒の流入量を極めて細かく制御でき、保温動作の機能が極めて良好なものとなる。因みに、ここでの第２のバイパス流路１０９は、冷却負荷が少ない場合に冷媒が完全に気化せずに液状態で電動式圧縮機１０２に吸入されることを防止するためのもので、高温・高圧状態の冷媒ガス（ホットガス）をバイパスさせることで冷却量を低下させるホットガスバイパス回路の役割を担うものである。その他、ここでの冷凍サイクル１００のように、冷媒バイパス用の第２のバイパス流路１０９を有する場合、機器制御ユニット１０５によって、上述した第３の温度センサＴ３（冷凍サイクル１００における電動式圧縮機１０２の冷媒吸入側で凝縮器１０３に対する冷媒吐出側に設けられて冷媒温度を検出する）で検出された冷媒温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果に基づいて生成したパルス信号により第３のステッピングモータＳＭ３を駆動することで第３の電子制御弁ＥＶ３での開閉を制御すると共に、第３の電子制御弁ＥＶ３での開度を所定量に保つために生成した電動式圧縮機１０２を駆動するためのインバータに対する駆動制御信号を出力し、電動式圧縮機１０２での圧縮機回転数を一定の範囲でワーク温度に応じて制御するようにすることが好ましい。係る機能構成を加えれば、冷凍サイクル１００での熱負荷に応じた電動式圧縮機１０２の圧縮機回転数制御が精度良く実施されるため、冷凍サイクル１００での冷媒流量の制御が一層信頼性高く行われるようになる。
【００３４】
ところで、第４番目の特徴について、機器制御ユニット１０５によるＰＩＤ演算に際して、圧力センサＰ１で検出される冷媒圧力に対応する冷凍サイクル１００側の冷媒飽和温度を近似曲線で置換して算出し、算出された冷凍サイクル１００側の冷媒温度を使用者による設定変更で設定温度より所定の温度範囲（例えば−４℃〜−５０℃）分低くして初期的な設定温度に対する自動温度設定制御を行わせ、係る自動温度設定制御として、第３の電子制御弁ＥＶ３を開閉制御しての第２のバイパス流路１０９における冷媒流量の制御を行うようにしても良い。因みに、ここでの冷媒圧力に対応する冷媒飽和温度の近似曲線は、予め機器制御ユニット１０５に備えられるＲＯＭ等にテーブル形式の変換値として格納しておくことが可能であり、ＣＰＵ等で読み出すことができるものである。
【００３５】
係る機能構成によれば、設定温度がワーク温度に近い温度差（例えば５℃〜１０℃）の少ない保温設定時において、使用者による設定変更での自動温度設定制御は、上述した機器制御ユニット１０５での電動式圧縮機１０２の圧縮機回転数のＰＩＤ演算結果の制御、第２の電子制御弁ＥＶ２を開閉制御しての第１のバイパス流路１０８におけるＰＩＤ演算結果の冷媒流量の制御、並びに第３の電子制御弁ＥＶ３を開閉制御しての第２のバイパス流路１０９におけるＰＩＤ演算結果の冷媒流量の制御とは別個な機能であるが、これらを組み合わせて制御させることも可能である。こうした場合には、特に電動式圧縮機１０２の高圧吐出側から第２のバイパス流路１０９経由で第３の電子制御弁ＥＶ３を開閉制御して蒸発器１０１の冷媒吸入側へ冷媒を効率良く流すことができるため、ワークＷに対する急冷が必要な事態が生じた場合に冷凍サイクル１００での冷凍機能を独自で向上させることができ、結果としてワークＷをユーザ向けの機能として従来に無く効率良く冷却することができる。
【００３６】
以上に説明した上記チラー装置の細部構成は、冷却装置３００や冷媒サイクル２００、或いは制御装置の何れについても種々変更することが可能であり、例えば制御装置を成す機器制御ユニット１０５は、単一のプリント回路基板（ＰＣＢ）で構成したり、或いは２枚以上の基板に機能分けした構成とすることも可能であるため、開示したものに限定されない。
【００３７】
ところで、上記チラー装置におけるワークＷにプラズマ処理装置を適用させる機能構成の場合には、冷媒サイクル２００の加熱装置２０２を増設する等により加熱機能を高めることで保温上限温度を上昇させる仕様（例えば１００℃を超えた保温上限温度１３０℃程度の仕様）にすることを前提とし、プラズマ処理装置における保温対象とする各部の系統数分に分岐させた配管を循環して流れる冷媒の温度を検出した結果に基づいて機器制御ユニット１０５が各系統の冷媒サイクル２００における加熱装置２０２への加熱度合いをフィードバック制御してプラズマ処理装置の保温対象とする各部を保温制御することが技術的要旨となる。その他に各系統の冷媒サイクル２００における加熱装置２０２の加熱度合いで示される熱負荷情報を冷凍サイクル１００の電動式圧縮機１０２の回転制御に反映させてフィードフォワード制御を行う機能が必要になるが、冷凍サイクル１００側における電動式圧縮機１０２の負荷対策の機能構成についてはコスト上の制約等があれば簡略化した構成としても構わない。例えば図１に示される冷凍サイクル１００における第１のバイパス流路１０８や第２のバイパス流路１０９に係る機能構成については、具備しない構成としても構わない。
【００３８】
図２は、上述したチラー装置のワークＷとなるプラズマ処理装置４００の概略構成を示した図である。
【００３９】
図２を参照すれば、このプラズマ処理装置４００は、ターゲットとなる試料４０４をエッチングするためにプラズマ処理を行うもので、本実施例では試料４０４がガラス基板系のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）である場合のように表面積が大きい場合への適用を想定しており、それに対応する大型の試料台を兼ねて試料４０４が載置されると共に、蓋部に結合された下部電極（カソード電極）４０３と、下部電極４０３の試料４０４が載置される側とは反対側の面に冷媒流路を分岐できるように付設されて下部電極４０３を保温する保温部を含んで冷媒サイクル２００と繋がるように接続される図２中では略図する下部電極冷媒管と、下部電極冷媒管の保温部近傍に設けられて下部電極冷媒管の冷媒温度を検出した結果をワーク温度を示す下部電極冷媒管冷媒検出温度として出力する略図する下部電極冷媒管用温度センサと、下部電極４０３に対向して配置されると共に、蓋部を一体的に有する上部電極（アノード電極）４０２と、上部電極４０２に蓋部を含むように付設されて上部電極４０２を保温する保温部を含んで冷媒サイクル２００と繋がるように接続される図２中では略図する上部電極冷媒管と、上部電極用冷媒管の近傍に設けられて上部電極冷媒管の冷媒温度を検出した結果をワーク温度を示す上部電極冷媒管冷媒検出温度として出力する略図する上部電極冷媒管用温度センサと、を真空容器（チャンバ）４０１内に備える他、真空容器４０１の壁には冷媒サイクル２００と繋がるように接続されて真空容器４０１の壁を保温する保温部を含む図２中では略図する真空容器冷媒管が付設されると共に、この真空容器冷媒管の保温部近傍には真空容器冷媒管の冷媒温度を検出した結果をワーク温度を示す真空容器冷媒管冷媒検出温度として出力する真空容器冷媒管用温度センサが設けられて構成されている。
【００４０】
また、真空容器４０１には、エッチング用の活性ガス（反応性ガス）を導入するためのガス吸入口４０１ａが設けられ、上部電極４０２は外方に延びた蓋部を通して接地（ＧＮＤ）箇所を含み、ラジオ周波数（ＲＦ）発振器４０５及びブロッキングコンデンサ４０６を介在させて下部電極４０３の外方に延びた蓋部を通して下部電極４０３に対してループ状に電気的に接続されている。更に、真空容器４０１のガス吸入口４０１ａに対向する壁の所定箇所に設けられた窓の近傍には発光検出器４０７が設けられ、エッチング用の反応性ガスをガス吸入口４０１ａから真空容器４０１内に導入し、上部電極４０２と下部電極４０３との間に図示されない電源によりラジオ周波数で高電圧を印加して所定の電位差を与えた状態で反応性ガスを電離させ、エッチング用のプラズマを生成させてプラズマ処理によるエッチングが行われるときの発光状態を監視できるようになっている。
【００４１】
因みに、プラズマ処理により活性ガスが電離された状態では、活性ガスのプラスイオンがカソード電極の下部電極４０３の試料４０４へ引き寄せられてエッチングに供されるが、電子は多様な振る舞いをし、試料４０４へ向かうものの他、上部電極４０２を通して接地されるものや相当部分が下部電極４０３を通してブロッキングコンデンサ４０６で電荷蓄電に供されて貯えられる。
【００４２】
ここでのプラズマ処理装置４００の場合、試料４０４が載置される下部電極４０３には冷媒サイクル２００と繋がるように接続された下部電極冷媒管の冷媒流路を分岐できるように付設される下部電極４０３に対する保温部近傍に設けた下部電極冷媒管用温度センサから検出される下部電極冷媒管冷媒検出温度が制御装置を構成する機器制御ユニット１０５に伝送されるため、機器制御ユニット１０５によって下部電極冷媒管用温度センサからの下部電極冷媒管冷媒検出温度を比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果に基づいて加熱装置２０２の加熱度合いを調整制御するための加熱調整制御信号を生成して機器制御ユニット１０５に伝送し、機器制御ユニット１０５が加熱調整制御信号を加熱装置２０２へ送信することにより、下部電極冷媒管冷媒検出温度が設定温度となるように第１のフィードバック制御（エクスターナル制御と呼ばれても良い）を行わせることができる。
【００４３】
このような第１のフィードバック制御機能を持たせれば、プラズマ処理装置４００での試料４０４がフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）である場合のように表面積が大きく、試料台を兼ねる下部電極４０３が大型であり、下部電極４０３への保温部を含む下部電極冷媒管の長さが相当に長く、プラズマ処理の影響で熱負荷による温度変動があっても、熱負荷変動の伝達の検出が迅速に行われてその検出結果に基づいて機器制御ユニット１０５が加熱装置２０２への加熱度合いのフィードバック制御を行うと共に、その加熱度合いで示される熱負荷情報に基づいてインバータ１０７を介しての冷凍サイクル１００の電動式圧縮機１０２の回転数制御とインバータ２０６を介しての冷媒サイクル２００の冷媒タンク２０１に繋がるポンプ２０３による冷媒流量制御とに反映させるフィードフォワード制御を行うことにより、下部電極４０３を精度良く保温制御することができ、結果として試料４０４をムラなく要求される精度で均一にエッチングできるようになる。これによって、プラズマ処理装置４００の冷媒吐出側の冷媒温度を検出する第４の温度センサＴ４でのワーク温度が高精度で得られることにもなる。因みに、ここでの冷媒サイクル２００における第４の温度センサＴ４は、プラズマ処理装置４００における冷媒吐出側に設けられて冷媒吐出温度を検出した結果を冷媒吐出検出温度として出力するワーク吐出側温度センサとして機能する。
【００４４】
因みに、実用上で下部電極４０３が大型であれば、下部電極冷媒管の下部電極４０３に対する保温部については、蛇行状の流路孔による冷媒流路が内部に設けられると共に、冷媒に対する耐腐食性のある耐熱性を有するパネル部材を複数組み付けて構成されることが好ましい。この場合、下部電極冷媒管は、冷媒サイクル２００側で分岐された分岐管が真空容器４０１を通ってパネル部材における流路孔の冷媒出入口となる箇所を配管で結合した複合構造となる。下部電極冷媒管の分岐の仕様については、冷媒サイクル２００における第１の温度センサＴ１の冷媒流れの下流側であって、ワークＷのプラズマ処理装置４００の冷媒吸入側の箇所で分岐され、分岐の合流についてはプラズマ処理装置４００の冷媒吐出側であって、第４の温度センサＴ４の冷媒流れの上流側の箇所で合流されるものとする。
【００４５】
こうした場合、下部電極冷媒管用冷媒温度センサは、パネル部材における下部電極４０３の中心箇所に近い流路孔（冷媒流路）近傍に設けられたメインセンサと中心箇所から隔たった流路孔（冷媒流路）近傍に設けられたサブセンサとを含んで複数設けるようにした上、機器制御ユニット１０５がそれらの下部電極冷媒管用温度センサでそれぞれ検出される下部電極冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果に基づいて加熱調整制御信号を生成し、機器制御ユニット１０５が生成された加熱調整制御信号を加熱装置２０２へ送信して第１のフィードバック制御に供することが望ましい。
【００４６】
このような分岐された下部電極冷媒管の保温部の冷媒流路近傍の各箇所から下部電極冷媒管冷媒検出温度を取得して生成した加熱調整制御信号に基づく第１のフィードバック制御を行えば、下部電極４０３に係る熱負荷変動の伝達の検出が一層適確に行われてその検出結果を加熱装置２０２への加熱度合いのフィードバック制御に精度良く反映させることができるため、下部電極４０３を一層精度良く保温制御することが可能となり、結果として試料４０４を一層高精度で均一にエッチングできるようになる。
【００４７】
図３は、上述したプラズマ処理装置４００の保温対象となる各部の保温部５０１Ｃ、５０２Ｃ、５０３Ｃ、５０４Ｃと冷媒サイクル２００における配管の接続箇所の概略構成を示した図である。また、図４は、プラズマ処理装置４００の各部の保温部を冷媒サイクル２００に接続する場合に必要な系統別な冷媒サイクル２００−１〜２００−３の概略構成を例示した図である。
【００４８】
まず図３を参照すれば、冷媒サイクル２００との接続関係で下部電極４０３に付設されて冷媒サイクル２００と繋がるように接続される下部電極冷媒管は、冷媒流路を分岐できるように２つのパネル部材による保温部５０１Ｃ、５０２Ｃについて、下部電極４０３の半分に接合して設けられる保温部５０１Ｃの流路孔（冷媒流路）の冷媒出入口となる箇所に結合される配管を示す第１の吸入用下部電極冷媒分岐管５０１Ａ、第１の吐出用下部電極冷媒分岐管５０１Ｂ（図４中の系統３の冷媒サイクル２００−３に対応する）と、下部電極４０３の残り半分に接合して設けられる保温部５０２Ｃの流路孔（冷媒流路）の冷媒出入口となる箇所に結合される配管を示す第２の吸入用下部電極冷媒分岐管５０２Ａ、第２の吐出用下部電極冷媒分岐管５０２Ｂ（図４中の系統３の冷媒サイクル２００−３に対応する）と、を備えて構成される。各配管の管長Ｌは何れも最大（ｍａｘ）２０ｍの仕様となっている。こうした構成により、保温部５０１Ｃでは、図３中の右向きに下部電極４０３の周縁部から中央近辺に向かって冷媒が流れ、且つ保温部５０２Ｃでは図３中の左向きに下部電極４０３の周縁部から中央近辺に向かって冷媒が流れることにより、下部電極４０３を保温するようになっている。
【００４９】
その他、保温部５０１Ｃにおける冷媒流路近傍の下部電極４０２の中心に近い箇所の対応部分にはメインセンサとなる下部電極冷媒管用温度センサＴ５−１、それから隔たった周辺部分にはサブセンサとなる下部電極冷媒管用温度センサＴ５−２が設けられ、保温部５０２Ｃにおける冷媒流路近傍の下部電極４０２の中心に近い箇所の対応部分にはメインセンサとなる下部電極冷媒管用温度センサＴ５−３、それから隔たった周辺部分にはサブセンサとなる下部電極冷媒管用温度センサＴ５−４（サブセンサ）が設けられている。ここでの下部電極冷媒管用温度センサＴ５−ｎは、下部電極４０３の中央付近に対応する保温部５０１Ｃ、５０２Ｃの冷媒流路近傍にメインセンサを単独で設ける構成としたり、或いは更に下部電極４０３の四隅付近に対応する保温部５０１Ｃ、５０２Ｃの冷媒流路近傍にサブセンサを設ける構成とする等、図示した以外の構成を適用させても良い。
【００５０】
系統３の冷媒サイクル２００−３は、図４を参照すれば、専用の冷媒タンク２０１−２（系統２の冷媒サイクル２００−２の加熱装置２０２−２と共用する）に対して加熱装置２０２−３が配管を通して離間して接続され、加熱装置２０２−３と蒸発器１０１との間に専用の第２の温度センサＴ２−３が設けられると共に、冷媒タンク２０１−２から加熱装置２０２−３のケースを通して冷媒を吸引する専用のポンプ２０３−３を有する他、専用の第１の温度センサＴ１−３の下流側に第１の吸入用下部電極冷媒分岐管５０１Ａ及び第２の吸入用下部電極冷媒分岐管５０２Ａの分岐箇所が設けられ、且つ専用の第４の温度センサＴ４−３の上流側にそれぞれ冷媒流量調節用のバルブを介して第１の吐出用下部電極冷媒分岐管５０１Ｂ及び第２の吐出用下部電極冷媒分岐管５０２Ｂの分岐の合流箇所が設けられる。
【００５１】
また、上部電極４０２に付設されて冷媒サイクル２００と繋がるように接続される上部電極冷媒管は、上部電極４０２が蓋部を一体的に有する構成で真空容器４０１の壁に取り付けられるため、真空容器４０１の天井側の上部壁部内に蛇行状の流路孔による冷媒流路が設けられた保温部５０３Ｃについて、その流路孔（冷媒流路）の冷媒出入口となる箇所に結合される配管を示す吸入用上部電極冷媒管５０３Ａ、並びに吐出用上部電極冷媒管５０３Ｂ（図４中の系統２の冷媒サイクル２００−１に対応する）を備えて構成される。ここでの各配管についても管長Ｌは何れも最大（ｍａｘ）２０ｍの仕様となっている。こうした構成により、保温部５０３Ｃでは、図３中の右向きに冷媒が流れ、上部電極４０２の蓋部を伝達媒体として上部電極４０２の本体を保温するようになっている。
【００５２】
その他、保温部５０３Ｃにおける冷媒流路近傍の所定箇所には、上部電極冷媒管用温度センサＴ７が設けられている。ここでの上部電極冷媒管用温度センサＴ７についても、天井側の上部壁部に分散させるように複数設けた構成としても良い。
【００５３】
因みに、真空容器４０１の天井側の上部壁部内に冷媒流路を設けられない場合には、下部電極４０３に付設したパネル部材の場合のように蛇行状の流路孔を設けた別なパネル部材を代用させ、天井側の上部壁部に設けるか、或いは上部電極の蓋部側に付設させるようにしても良い。
【００５４】
系統１の冷媒サイクル２００−１は、図４を参照すれば、専用の冷媒タンク２０１−１に対して専用の加熱装置２０２−１が配管を通して離間して接続され、加熱装置２０２−１と蒸発器１０１との間に専用の第２の温度センサＴ２−１が設けられると共に、冷媒タンク２０１−１から加熱装置２０２−１のケースを通して冷媒を吸引する専用のポンプ２０３−１を有する他、専用の第１の温度センサＴ１−１の下流側に吸入用上部電極冷媒管５０３Ａが設けられ、且つ専用の第４の温度センサＴ４−１の上流側に冷媒流量調節用のバルブを介して吐出用上部電極冷媒管５０３Ｂが設けられる。
【００５５】
更に、真空容器４０１の壁に付設されて冷媒サイクル２００と繋がるように接続される真空容器冷媒管は、真空容器４０１の側壁部内を巡るように流路孔による冷媒流路が設けられた保温部５０４Ｃについて、その流路孔（冷媒流路）の冷媒出入口となる箇所に結合される配管を示す吸入用真空容器冷媒管５０４Ａ、吐出用真空容器冷媒管５０４Ｂ（図４中の系統１の冷媒サイクル２００−２に対応する）を備えて構成される。ここでの各配管についても管長Ｌは何れも最大（ｍａｘ）２０ｍの仕様となっている。こうした構成により、保温部５０４Ｃでは図３中の下向きに真空容器４０１の側壁部内を巡回しながら冷媒が流れ、真空容器４０１の側壁全体を保温するようになっている。
【００５６】
その他、保温部５０３Ｃにおける冷媒流路近傍の所定箇所には、真空容器冷媒管用温度センサＴ６が設けられている。ここでの真空容器冷媒管用温度センサＴ６についても、側壁部内に分散させるように複数設けた構成としても良い。
【００５７】
因みに、真空容器４０１の側壁部に冷媒流路を設けられない場合には、上部電極４０２で説明したパネル部材の場合のように巡回状の流路孔を設けた別な大型パネル部材を代用させ、真空容器４０１の側壁部に付設させるようにしても良い。
【００５８】
系統２の冷媒サイクル２００−２は、図４を参照すれば、冷媒タンク２０１−２を系統３の冷媒サイクル２００−３と共用し、これに対して加熱装置２０２−２が配管を通して離間して接続され、加熱装置２０２−２と蒸発器１０１との間に専用の第２の温度センサＴ２−２が設けられると共に、冷媒タンク２０１−２から加熱装置２０２−２のケースを通して冷媒を吸引する専用のポンプ２０３−２を有する他、専用の第１の温度センサＴ１−２の下流側に吸入用真空容器冷媒管５０４Ａが設けられ、且つ専用の第４の温度センサＴ４−２の上流側に冷媒流量調節用のバルブを介して吐出用真空容器冷媒管５０４Ｂが設けられる。
【００５９】
プラズマ処理装置４００における各部の保温制御の目安として、下部電極冷媒管の第１の吸入用下部電極冷媒分岐管５０１Ａ及び第１の吐出用下部電極冷媒分岐管５０１Ｂと第２の吸入用下部電極冷媒分岐管５０２Ａ及び第２の吐出用下部電極冷媒分岐管５０２Ｂとは０〜１１０℃の温度範囲で保温設定され、下部電極４０３に対する保温部５０１Ｃ、５０２Ｃについては３０℃程度で保温維持される場合を例示できる。また、吸入用上部電極冷媒管５０３Ａ及び吐出用上部電極冷媒管５０３Ｂは２０〜１１０℃の温度範囲で保温設定され、吸入用真空容器冷媒管５０４Ａ及び吐出用真空容器冷媒管５０４Ｂは２０〜１３０℃の温度範囲で保温設定される場合を例示できる。
【００６０】
ところで、実施例に係るチラー装置における各系統の冷媒サイクル２００−１〜２００−３において、第１の温度センサＴ１−１〜Ｔ１−３は、プラズマ処理装置４００における冷媒吸入側に設けられて冷媒戻り温度を検出した結果を冷媒戻り検出温度として出力するワーク吸入側温度センサとして機能するため、ワーク吸入側温度センサ（第１の温度センサＴ１−１〜Ｔ１−３）で検出される冷媒戻り検出温度が設定値となるように、上述した機器制御ユニット１０５が下部電極冷媒管用冷媒温度センサＴ５−１〜Ｔ５−４で検出される下部電極冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果（系統３のＰＩＤ演算結果）、上部電極冷媒管用冷媒温度センサＴ７で検出される上部電極冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果（系統１のＰＩＤ演算結果）、並びに真空容器冷媒管用冷媒温度センサＴ６で検出される真空容器冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果（系統２のＰＩＤ演算結果）に基づいてそれぞれ加熱装置２０２の加熱度合いを調整制御するための加熱調整制御信号を生成し、機器制御ユニット１０５が生成した加熱調整制御信号を加熱装置２０２へ送信して第２のフィードバック制御（リターン制御と呼ばれても良い）を行わせることができる。
【００６１】
このような第２のフィードバック制御機能を持たせれば、実際に冷媒戻り検出温度はワークＷとするプラズマ処理装置４００への目標とする設定温度とのずれが少ないことにより、下部電極４０３や上部電極４０２の他、真空容器４０１の壁を含むプラズマ処理装置４００全体の保温制御が適確に行われ、先の第１のフィードバック制御機能と併用させてループ制御の構成としてカスケード制御で運用した場合には、特に下部電極４０３の保温制御への追従性が優れるため、熱負荷変動を迅速にフィードバックして下部電極４０３の保温制御への応答性を極度に高めることができる。この結果、周知技術では計り知れない程度に試料４０４を高精度で均一にエッチングすることが可能になる。
【００６２】
更に、上述した第４の温度センサＴ４−１〜Ｔ４−３についても、プラズマ処理装置４００における冷媒吐出側に設けられて冷媒吐出温度を検出した結果を冷媒吐出検出温度として出力するワーク吐出側温度センサとして機能するため、同様にワーク吐出側温度センサ（第４の温度センサＴ４−１〜Ｔ４−３）で検出される冷媒吐出検出温度が設定値となるように、上述した機器制御ユニット１０５が下部電極冷媒管用冷媒温度センサＴ５−１〜Ｔ５−４で検出される下部電極冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果（系統３のＰＩＤ演算結果）、上部電極冷媒管用冷媒温度センサＴ７で検出される上部電極冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果（系統１のＰＩＤ演算結果）、並びに真空容器冷媒管用冷媒温度センサＴ６で検出される真空容器冷媒管冷媒検出温度について比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果（系統２のＰＩＤ演算結果）に基づいてそれぞれ加熱装置２０２の加熱度合いを調整制御するための加熱調整制御信号を生成し、機器制御ユニット１０５が生成した加熱調整制御信号を加熱装置２０２へ送信して第３のフィードバック制御（サプライ制御と呼ばれても良い）を行わせることができる。
【００６３】
このような第３のフィードバック制御機能を持たせれば、冷媒吐出検出温度はワークＷとするプラズマ処理装置４００への目標とする設定温度とのずれが冷媒戻り検出温度に準じて少ないことにより、先の第２のフィードバック制御機能を持たせた場合と同様に、プラズマ処理装置４００全体の保温制御が適確に行われ、先の第１のフィードバック制御機能と併用させてループ制御の構成としてカスケード制御で運用すれば、熱負荷変動を相当に早くフィードバックして下部電極４０３の保温制御への応答性を高め、同様に周知技術では計り知れない程度に試料４０４を高精度で均一にエッチングすることが可能になる。
【００６４】
因みに、実施例に係るプラズマ処理装置用チラー装置では、例えば機器制御ユニット１０５での第１のフィードバック制御と第２のフィードバック制御又は第３のフィードバック制御とを独立して切り替え設定して行わせるか、或いは選択的に併用して切り替え設定して行わせるカスケード制御が可能となっている他、第１のフィードバック制御と第２のフィードバック制御又は第３のフィードバック制御の加熱度合いで示される熱負荷情報を冷凍サイクル１００の電動式圧縮機１０２の回転数制御に反映させてフィードフォワード制御を行う機能が持たされる。
【００６５】
係る制御機能を持つ実施例に係るプラズマ処理装置用チラー装置によれば、ワークＷのプラズマ処理装置４００全体の保温制御を行うことを基本とし、特に下部電極４０３（保温部５０１Ｃ、５０２Ｃ）の保温精度を向上させるため、保温対象となる各部の上部電極４０２（保温部５０３Ｃ）、真空容器４０１の壁（保温部５０４Ｃ）、下部電極４０３（保温部５０１Ｃ、５０２Ｃ）毎に最適な保温制御を選択し、しかもカスケード制御で複合制御を実行できるようにしているため、ターゲットとなる試料４０４がフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）である場合のように表面積が大きく、試料台を兼ねる下部電極４０３が大型でも精度良く保温制御することができ、その結果として試料４０４を従来に無く高精度で均一にエッチングすることができるようになる。
【００６６】
尚、実施例に係るプラズマ処理装置用チラー装置では、下部電極冷媒管の分岐を２系統として分岐をプラズマ処理装置４００の真空容器４０１外で行った場合を説明したが、下部電極冷媒管の分岐を３系統以上としたり、或いは分岐をプラズマ処理装置４００の真空容器４０１内で行わせる構成にすることも可能である。また、図３を参照して説明したプラズマ処理装置４００における各部の保温制御の目安とした温度範囲の開示は、あくまでも一例であり、種々変更可能なものである。従って、本発明のプラズマ処理装置用チラー装置は実施例で開示した形態に限定されない。
【符号の説明】
【００６７】
１００  冷凍サイクル
１０１  蒸発器（熱交換器）
１０２  電動式圧縮機
１０３  凝縮器
１０４  膨張弁
１０５  機器制御ユニット
１０７、２０６  インバータ
１０８  第１のバイパス流路
１０９  第２のバイパス流路
２００、２００−１〜２００−３  冷媒サイクル
２０１、２０１−１、２０２−２  冷媒タンク
２０２、２０２−１〜２０２−３  加熱装置（ヒータ）
２０３、２０３−１〜２０３−３  ポンプ
２０４  流量検出センサ
２０７  加熱制御装置
３００  冷却装置
４００  プラズマ処理装置
４０１  真空容器(チャンバ)
４０１ａ  ガス吸入口
４０２  上部電極（アノード電極）
４０３  下部電極（カソード電極）
４０４  試料（ターゲット）
４０５  ラジオ周波数（ＲＦ）発振器
４０６  ブロッキングコンデンサ
４０７  発光検出器
５０１Ａ  第１の吸入用下部電極冷媒分岐管
５０１Ｂ  第１の吐出用下部電極冷媒分岐管
５０２Ａ  第２の吸入用下部電極冷媒分岐管
５０２Ｂ  第２の吐出用下部電極冷媒分岐管
５０３Ａ  吸入用上部電極冷媒管
５０３Ｂ  吐出用上部電極冷媒管
５０４Ａ  吸入用吐出用真空容器冷媒管
５０４Ｂ  吐出用真空容器冷媒管
５０１Ｃ、５０２Ｃ、５０３Ｃ、５０４Ｃ  保温部
Ｄ  ドレン
ＥＶ１  第１の電子膨張弁
ＥＶ２  第２の電子膨張弁
ＥＶ３  第３の電子膨張弁
Ｐ１  圧力センサ
ＰＳＷ  圧力スイッチ
ＳＭ１  第１のステッピングモータ
ＳＭ２  第２のステッピングモータ
ＳＭ３  第３のステッピングモータ
Ｔ１  第１の温度センサ
Ｔ２  第２の温度センサ
Ｔ３  第３の温度センサ
Ｔ４  第４の温度センサ
Ｔ５−１〜Ｔ５−４  下部電極冷媒管用温度センサ
Ｔ６  真空容器冷媒管用温度センサ
Ｔ７  上部電極冷媒管用温度センサ
Ｖ１〜Ｖ８  バルブ
Ｗ  ワーク
【要約】
【課題】ワークのプラズマ処理装置でのターゲットとなる試料の表面積が大きく、試料台を兼ねる下部電極が大型でも精度良く保温制御することができ、試料を要求される精度で均一にエッチングできるプラズマ処理装置用チラー装置を提供する。
【解決手段】このチラー装置では、加熱装置を備えた冷媒サイクルに接続されるプラズマ処理装置４００を適用した構成において、試料４０４の表面積が大きい場合に対応する大型試料台を兼ねる下部電極４０３に冷媒流路を分岐できるように付設され、冷媒サイクルと繋がるように接続された下部電極冷媒管の下部電極４０３に対する保温部の冷媒流路近傍に設けた温度センサから検出される下部電極冷媒管冷媒検出温度について、制御装置が比例、積分、微分を含むＰＩＤ演算した結果に基づいて生成した加熱調整制御信号を加熱装置へ送信し、下部電極冷媒管冷媒検出温度が設定温度となるようにフィードバック制御を行う。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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