KR101866442B1 - 플라즈마 처리 장치용 칠러 장치 - Google Patents

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신와 콘트롤즈 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 공작물의 플라즈마 처리 장치에서의 타겟으로 되는 시료의 표면적이 크고, 시료대를 겸하는 하부 전극이 대형이라도 양호한 정밀도로 보온 제어할 수 있고, 시료를 요구되는 정밀도로 균일하게 에칭할 수 있는 플라즈마 처리 장치용 칠러 장치를 제공한다.
상기 칠러 장치에서는, 가열 장치를 포함한 냉매 사이클에 접속되는 플라즈마 처리 장치(400)를 적용한 구성에 있어서, 시료(404)의 표면적이 큰 경우에 대응하는 대형 시료대를 겸하는 하부 전극(403)에 냉매 유로를 분기할 수 있도록 부설되고, 냉매 사이클과 연결되도록 접속된 하부 전극 냉매관의 하부 전극(403)에 대한 보온부의 냉매 유로 근방에 설치한 온도 센서에서부터 검출되는 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여, 제어 장치가 비례, 적분, 미분을 포함하는 PlD 연산을 행한 결과에 기초하여 생성한 가열 조정 제어 신호를 가열 장치로 송신하고, 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도가 설정 온도로 되도록 피드백 제어를 행한다.

Description

플라즈마 처리 장치용 칠러 장치{CHILLER APPARATUS FOR PLASMA TREATMENT DEVICE}
본 발명은, 냉각용 냉동 사이클과 가열용 가열 장치를 포함하는 냉매 사이클에서 열교환기로서의 증발기를 공유하고, 사용자에 의해 설정되는 설정 온도와 냉매 사이클에 접속되는 공작물(workpiece)(고객 장치)의 공작물 온도의 온도차에 따라, 냉동 사이클의 전동식 압축기의 회전수, 및 냉매 사이클에서의 냉매 탱크에 연결되는 펌프에 의한 냉매 유량 및 가열 장치의 가열 온도를 제어 장치에서 제어하여 공작물을 보온하는 기능을 가지는 칠러 장치에 관한 것이며, 상세하게는 공작물에 타겟으로 되는 시료를 에칭하기 위한 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치를 적용한 플라즈마 처리 장치용 칠러 장치에 관한 것이다.
종래, 일반적인 칠러 장치에서는, 냉각용 냉동 사이클과 가열용 냉매 사이클에 의해 냉매를 관 내에서 순환시켜 냉매 사이클의 국부에서 보온 대상의 부하로 되는 공작물을 개재(介在) 접속시키는 회로 구성을 가진다. 냉동 사이클은, 냉매 가스를 전동식 압축기에 의해 압축하여 고압 가스로서 토출 측의 응축기로 보내고, 응축기에서는 고압 가스를 응축하여 감압 기구(機構)의 팽창 밸브를 경유하여 감압시키고 나서 증발기에 보내고, 증발기에서는 감압된 저압인 기액 혼합 상태의 냉매를 증발시켜 압축기의 흡입 측에 흡입시킴으로써 다시 압축을 반복하는 회로 구성의 1차 온도 조정 회로로 되어 있다. 냉매 사이클은, 냉동 사이클의 증발기를 공유하여 저압인 액체 상태의 냉매액을 냉매 탱크에서 회수하여 저장하고, 또한 냉매 탱크에 장착된 가열 장치(히터)에서 적절히 가열한 냉매액을 공작물을 개재시켜 증발기에 되돌리는 회로 구성의 2차 온도 조정 회로로 되어 있다.
여기서의 냉동 사이클에 포함되는 압축기의 회전수, 및 냉매 사이클에 포함되는 가열 장치의 가열 온도 및 냉매 탱크에 연결되는 펌프에 의한 냉매 유량은, 사용자용으로 소정의 온도 범위(예를 들면 -20℃∼60℃)에서의 선택적인 온도 설정에 제공되는 제어 장치에 의해 설정 온도와 공작물 온도의 온도차에 따라 제어된다. 냉동 사이클과 냉매 사이클에는 각각 온도 센서가 설치되고, 냉매 사이클의 펌프보다 공작물 측의 개소(箇所)에 설치된 온도 센서에서부터는 공작물 온도가 검출된다.
제어 장치에서는, 초기적인 설정 온도와 공작물 온도의 온도차에 따라, 상이한 동작 모드의 제어를 행한다. 예를 들면, 설정 온도가 공작물 온도보다 훨씬 높은 온도차(예를 들면, 10℃ 초과)가 있는 고온 설정 시에는, 냉동 사이클의 냉각 기능이 불필요하기 때문에, 압축기의 회전수를 낮게 억제하고, 냉매 사이클의 가열 장치의 가열 온도를 높게 설정하여 온도차를 없애도록 가열 기능을 우선하는 동작 모드를 실시한다. 또한, 설정 온도가 공작물 온도보다 훨씬 낮은 온도차(예를 들면, 10℃ 초과)가 있는 저온 설정 시에는, 냉매 사이클의 가열 장치에 의한 가열 기능이 불필요하기 때문에, 가열 장치의 가열 설정을 행하지 않고 냉동 사이클의 압축기의 회전수를 높게 설정하여 온도차를 없애도록 냉각 기능을 우선하는 동작 모드를 실시한다. 또한, 설정 온도가 공작물 온도에 가까운 온도차(예를 들면, 5℃∼10℃)가 적은 보온 설정 시(전술한 가열 기능을 우선한 동작 모드나 냉각 기능을 우선한 동작 모드가 계속해서 실시되어 온도차가 적게 된 경우나 사전에 초기적으로 온도차가 없는 경우를 포함함)에는, 가열 장치에 의한 가열 기능과 냉동 사이클의 냉각 기능의 양쪽을 실시하고, 구체적으로는 온도차를 없애도록 압축기의 회전수를 소정값으로부터 약간 증감 변화시키거나, 또는 가열 장치의 가열을 소정값으로부터 약간 증감 변화시키도록 하여, 가열 기능이나 냉각 기능 양쪽을 행하는 동작 모드를 실시한다.
덧붙여서, 이와 같은 칠러 장치의 공작물에 대한 보온 기능과 관련된 주지 기술로서는, 예를 들면, 넓은 온도 범위에 걸쳐서 안정적으로 운전할 수 있고, 냉각수의 온도를 양호한 정밀도로 제어할 수 있는 「칠러 장치」(특허문헌 1 참조)나, 대형의 히터를 필요로 하지 않고, 또한 냉각수의 온도를 양호한 정밀도로 제어할 수 있는 「칠러 장치」(특허문헌 2 참조) 등을 들 수 있다.
특허문헌 1 : 일본공개특허 제2008-75919호 공보 특허문헌 2 : 일본공개특허 제2008-75920호 공보
그런데, 전술한 주지의 칠러 장치의 공작물에 대한 보온 기능은, 다양한 분야에서의 적용이 검토되고 있고, 예를 들면, 냉매 사이클의 가열 장치에서의 가열 기능을 높임으로써 보온 상한 온도를 상승시키는 사양(예를 들면, 80℃ 정도의 사양)으로 할 수도 있고, 이러한 경우에는 공작물을 반도체 제조 장치로 하고, 반도체 에칭 단계에 적용하는 것이 가능해진다.
구체적으로 말하면, 반도체 제조 장치의 일례로서, 타겟으로 되는 시료인 반도체 웨이퍼를 반도체 에칭 공정에서 에칭하기 위해 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치에 적용한 경우를 상정하면, 이러한 경우에는 시료대를 겸하는 하부 전극에 냉매관을 부설(附設)시켜 냉매 사이클과 연결되도록 접속하고, 플라즈마 처리 장치로부터의 냉매 토출 측의 냉매 온도를 온도 센서에서 검출한 결과에 기초하여, 제어 장치가 -20℃∼80℃의 온도대에서 냉매의 복귀 온도에 따라 가열 장치에서의 가열 정도의 피드백 제어, 및 가열 정도로 나타내는 열 부하 정보를 냉동 사이클의 전동식 압축기의 회전수 제어와 냉매 사이클의 냉매 탱크에 연결되는 펌프에 의한 냉매 유량 제어에 반영시켜 제어계에 들어가는 지령값이나 외란을 검출하여 영향을 없애도록 피드 포워드 제어를 행하는 사양으로 하는 경우를 예시할 수 있다.
이와 같은 사양의 플라즈마 처리 장치용 칠러 장치는, 전술한 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 기재된 기술을 적용하여 구축할 수 있는 것이지만, 시료가 일반적인 반도체 웨이퍼와 같이 표면적이 그다지 크지 않은 경우에는 시료대를 겸하는 하부 전극도 동일한 정도의 크기면 되기 때문에, 냉매가 플라즈마 처리 장치 내의 하부 전극에 부설되어 냉매 사이클과 연결되도록 접속되는 하부 전극 냉매관의 길이도 비교적 짧고, 플라즈마 처리의 영향으로 열 부하에 의한 온도 변동이 있어도 열 부하 변동의 전달이 그다지 지연되지 않아 플라즈마 처리 장치의 냉매 토출 측의 냉매 온도로서 검출되는 공작물 온도가 비교적 양호한 정밀도로 얻어지는 것에 의해, 제어 장치에서 피드백 제어, 및 피드 포워드 제어를 행함으로써 하부 전극의 보온 제어가 양호한 정밀도로 행해지고, 하부 전극의 보온 제어에 의해 플라즈마를 거의 균일하게 생성시켜 양호한 정밀도로 에칭할 수 있다.
그런데, 시료가 예를 들면, 유리 기판계의 플랫 패널 디스플레이(FPD)인 경우와 같이 표면적이 크고, 시료대를 겸하는 하부 전극에 대해서도 대형화되어 있는 경우에는, 냉매가 플라즈마 처리 장치 내의 하부 전극에 부설되어 냉매 사이클과 연결되도록 접속되는 하부 전극 냉매관의 길이가 상당히 길고, 플라즈마 처리의 영향으로 열 부하에 의한 온도 변동이 있으면 열 부하 변동의 전달이 지연되어 플라즈마 처리 장치의 냉매 토출 측의 냉매 온도로서 검출되는 공작물 온도를 양호한 정밀도로 얻기 어려워지기 때문에, 제어 장치에서 피드백 제어, 및 피드 포워드 제어를 행해도 하부 전극의 보온 제어가 양호한 정밀도로 행해지지 않고, 그 결과 플라즈마의 생성에 불균일이 생겨 시료를 요구되는 정밀도로 에칭할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 행해진 것이며, 그 기술적 과제는, 공작물의 플라즈마 처리 장치에서의 타겟으로 되는 시료의 표면적이 크고, 시료대를 겸하는 하부 전극이 대형이라도 양호한 정밀도로 보온 제어할 수 있어, 시료를 불균일하지 않게 요구되는 정밀도로 균일하게 에칭할 수 있는 플라즈마 처리 장치용 칠러 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 기술적 문제점을 달성하기 위하여, 본 발명의 기본 구성의 하나는, 냉각용 냉동 사이클과 가열용 가열 장치를 포함하는 냉매 사이클에서 열교환기로서의 증발기를 공유하고, 사용자에 의해 설정되는 설정 온도와 상기 냉매 사이클에 접속되는 공작물의 공작물 온도의 온도차에 따라, 상기 냉동 사이클의 전동식 압축기의 회전수, 및 상기 냉매 사이클에서의 냉매 탱크에 연결되는 펌프에 의한 냉매 유량 및 상기 가열 장치의 가열 온도를 제어 장치에서 제어하여 공작물을 보온하는 기능을 가지고, 또한 상기 공작물에 타겟으로 되는 시료를 에칭하기 위해 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치를 적용한 플라즈마 처리 장치용 칠러 장치에 있어서, 플라즈마 처리 장치는, 시료의 표면적이 큰 경우에 대응하는 대형의 시료대를 겸하여 상기 시료가 탑재되는 하부 전극과, 하부 전극의 시료가 탑재되는 측과는 반대측의 면에 냉매 유로를 분기할 수 있도록 부설되어 상기 하부 전극을 보온하는 보온부를 포함하여 냉매 사이클과 연결되도록 접속된 하부 전극 냉매관과, 하부 전극 냉매관의 보온부의 냉매 유로 근방에 설치되어 상기 하부 전극 냉매관의 냉매 온도를 검출한 결과를 공작물 온도를 나타내는 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도로서 출력하는 하부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서를 진공 용기 내에 포함하는 등, 하부 전극에 대향하여 진공 용기 내에 배치되고, 또한 커버부를 일체로 가지는 상부 전극과, 상부 전극에 부설되어 상기 상부 전극을 보온하는 보온부를 포함하여 냉매 사이클과 연결되도록 접속된 상부 전극 냉매관과, 진공 용기의 벽에 부설되어 냉매 사이클과 연결되도록 접속되고, 또한 상기 진공 용기의 벽을 보온하는 보온부를 포함하는 진공 용기 냉매관과, 상부 전극 냉매관의 보온부의 냉매 유로 근방에 설치되어 상기 상부 전극 냉매관의 냉매 온도를 검출한 결과를 공작물 온도를 나타내는 상부 전극 냉매관 냉매 검출 온도로서 출력하는 상부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서와, 진공 용기 냉매관의 보온부의 냉매 유로 근방에 설치되어 상기 진공 용기 냉매관의 냉매 온도를 검출한 결과를 공작물 온도를 나타내는 진공 용기 냉매관 냉매 검출 온도로서 출력하는 진공 용기 냉매관용 냉매 온도 센서를 포함하고, 냉매 사이클은, 플라즈마 처리 장치에서의 냉매 흡입 측에 설치되어 냉매 복귀 온도를 검출한 결과를 냉매 복귀 검출 온도로서 출력하는 공작물 흡입 측 온도 센서와, 플라즈마 처리 장치에서의 냉매 토출 측에 설치되어 냉매 토출 온도를 검출한 결과를 냉매 토출 검출 온도로서 출력하는 공작물 토출 측 온도 센서를 포함하고, 제어 장치는, 하부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서에서 검출되는 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행한 결과에 기초하여 생성한 가열 장치의 가열 정도를 조정 제어하기 위한 가열 조정 제어 신호를 상기 가열 장치로 송신하여 상기 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도가 설정 온도로 되도록 제1 피드백 제어를 행하고, 또한 공작물 흡입 측 온도 센서에서 검출되는 냉매 복귀 검출 온도가 상기 설정 온도로 되도록, 상기 하부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서에서 검출되는 상기 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행한 결과, 상부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서에서 검출되는 상부 전극 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PlD 연산을 행한 결과, 및 진공 용기 냉매관용 냉매 온도 센서에서 검출되는 진공 용기 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PlD 연산을 행한 결과에 기초하여 각각 생성한 상기 가열 장치의 가열 정도를 조정 제어하기 위한 가열 조정 제어 신호를 상기 가열 장치로 송신하여 제2 피드백 제어를 행하거나, 또는 공작물 토출 측 온도 센서에서 검출되는 냉매 토출 검출 온도가 상기 설정 온도로 되도록, 상기 하부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서에서 검출되는 상기 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행한 결과, 상부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서에서 검출되는 상부 전극 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행한 결과, 및 진공 용기 냉매관용 냉매 온도 센서에서 검출되는 진공 용기 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행한 결과에 기초하여 각각 생성한 상기 가열 장치의 가열 정도를 조정 제어하기 위한 가열 조정 제어 신호를 상기 가열 장치로 송신하여 제3 피드백 제어를 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 플라즈마 처리 장치용 칠러 장치에 의하면, 상기 구성에 의해, 공작물의 플라즈마 처리 장치에서의 시료가 플랫 패널 디스플레이(FPD)인 경우와 같이 표면적이 크고, 시료대를 겸하는 하부 전극이 대형이라도 양호한 정밀도로 보온 제어할 수 있고, 시료를 불균일하지 않게 요구되는 정밀도로 균일하게 에칭 가능하게 된다. 상기 이외의 과제, 구성 및 효과는, 이하의 실시 형태의 설명에 의해 분명하게 된다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 플라즈마 처리 장치에 적용 가능한 칠러 장치의 기본 구성을 냉매 사이클에서의 공작물로의 접속 및 냉동 사이클에서의 응축기로의 냉각 장치를 포함하여 나타낸 전체적인 개략도이다.
도 2는, 도 1에 나타낸 칠러 장치의 공작물로 되는 플라즈마 처리 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은, 도 2에 나타낸 플라즈마 처리 장치의 보온 대상이 되는 각 부의 보온부와 냉매 사이클에서의 배관의 접속 개소의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는, 도 3에서 설명한 플라즈마 처리 장치의 각 부의 보온부를 냉매 사이클에 접속하는 경우에 필요한 계통별 냉매 사이클의 개략적인 구성을 예시한 도면이다.
이하에, 본 발명의 플라즈마 처리 장치용 칠러 장치에 대하여, 실시예를 들어, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
<실시예>
도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 플라즈마 처리 장치에 적용 가능한 칠러 장치의 기본 구성을 냉매 사이클(200)에서의 공작물(W)로의 접속 및 냉동 사이클(100)에서의 응축기(103)에 대한 냉각 장치(300)를 포함하여 나타낸 전체적인 개략도이다.
도 1을 참조하면, 상기 칠러 장치는, 종래대로 보온 대상이 되는 각종 장치를 공작물(W)로 하여, 사용자(유저)가 소정의 온도 범위(예를 들면 -20℃∼130℃)에서 선택적으로 온도 설정하여 보온하기 위한 기능을 갖는 점은 동일하다. 여기서는 냉각용 냉동 사이클(100)과, 냉동 사이클(100)에 포함되는 증발기(열교환기)(101)를 공용하는 가열용 냉매 사이클(200)과, 냉매 사이클(200) 중에 개재 접속되어 보온 대상이 되는 각종 장치(부하)를 공작물(W)로 하여, 사용자용으로 소정의 온도 범위에서의 선택적인 온도 설정으로 제공되고, 또한 냉동 사이클(100)에 포함되는 전동식 압축기(102)의 회전수, 및 냉매 사이클(200)에 포함되는 냉매에 대한 가열용 가열 장치(히터)(202)에서의 가열 온도를, 도시하지 않은 사용자용의 조작부에서 사용자에 의해 설정되는 설정 온도와 냉매 사이클(200)의 공작물(W) 측 가까운 개소에 설치된 제1 온도 센서(T1)에 의해 검출된 공작물 온도의 온도차에 따라, 제어하기 위한 CPU, ROM, RAM, lO 등을 포함한 기기 제어 유닛(105)에 의한 제어 장치를 포함하고, 냉동 사이클(100) 및 냉매 사이클(200)에 의해 냉매를 관 내에서 순환시켜 공작물(W)을 보온하는 기능을 갖는다.
덧붙여, 여기서의 공작물 온도를 검출하기 위한 제1 온도 센서(T1)는, 냉매 사이클(200)에 포함되는 가열 장치(202)로부터 냉매를 흡인하는 펌프(203)의 냉매 토출 측으로서, 공작물(W) 근처의 냉매 유입 측에 설치되어 냉매 사이클 측 냉매 온도를 검출하여 기기 제어 유닛(105)에 송출하게 되어 있지만, 그 외에 증발기(101)의 냉매 흡입 측으로서, 공작물(W) 근처의 냉매 유출 측에 설치된 제4 온도 센서(T4)로부터의 냉매 검출 온도를 기기 제어 유닛(105)에 입력하고, 양쪽의 검출 결과를 병용하여 공작물 온도를 검출하도록 해도 된다. 여기서의 제1 온도 센서(T1) 및 제4 온도 센서(T4)에 대해서는, 높은 온도 검출 정밀도가 요구되므로, 백금 측온 저항체를 사용한 Pt 센서를 사용하는 것이 바람직하다.
이 중, 냉동 사이클(100)은, 냉매의 가스를 전동식 압축기(102)에 의해 압축하여 고압 가스로서 토출 측의 응축기(103)로 보내고, 응축기(103)에서는 고압 가스를 응축하여 감압 기구의 팽창 밸브(104)를 경유하여 감압시키고 나서 증발기(101)로 보내고, 증발기(101)에서는 감압된 저압 가스를 증발시켜 전동식 압축기(102)의 흡입 측에 흡입시킴으로써 다시 압축을 반복하는 회로 구성의 1차 온도 조정 회로로 되어 있다. 또한, 여기서는 응축기(103)에 대하여 배관을 되접도록 접속하고, 냉각수를 입수하여 응축기(103) 내를 냉각하고 나서 출구 측의 관에 설치된 밸브(V7)를 경유하여 바깥쪽으로 되돌리는 구조의 냉각 장치(300)가 배치되고, 압력 스위치(PSW)의 온 상태에서 응축기(103)의 토출 측에 접속된 압력에 의해 검출된 결과에 따라 밸브(V7)의 개폐가 제어되고, 배관 내를 흐르는 냉각수의 유량이 제어되도록 되어 있다. 그리고, 밸브(V7)의 흡입 측에 설치된 밸브(V6)는, 배수용 밸브이다. 또한, 여기서 설명한 냉각 장치(300)에 의한 응축기(103)에 대한 냉각 기능은, 냉각팬을 사용하여 냉풍으로 냉각시키는 구성으로 해도 된다.
냉매 사이클(200)은, 냉동 사이클(100)의 증발기(101)를 공유하여 냉매액을 냉매 탱크(201)에서 회수하여 저장하고, 또한 냉매 탱크(201)에 장착된 가열 장치(202)에서 냉매액을 적절히 가열하거나, 또는 가열시키지 않고 가열 장치(202)로부터 펌프(203)에 의해 흡인한 냉매액을 공작물(W)을 개재시켜 증발기(101)로 되돌리는 회로 구성의 2차 온도 조정 회로로 되어 있다.
또한, 기기 제어 유닛(105)에 접속된 가열 제어 장치(207)는, 설정 온도와 제1 온도 센서(T1)에 의해 검출된 공작물 온도의 온도차에 따라, 기기 제어 유닛(105)으로부터 제어를 받아 가열 장치(202)에 의한 가열 온도를 제어한다.
또한, 펌프(203)에서의 냉매액의 유출 측 배관에는 유량 검출 센서(204)가 설치되고, 상기 유량 검출 센서(204)에서 검출된 냉매액의 유량은 기기 제어 유닛(105)에 입력되어 유량 표시를 행하고, 그 값으로부터 적절한 유량으로 사용되도록 수동 밸브에 의한 냉매액의 흡인량을 조정하게 되어 있다. 이로써, 냉매 탱크(201) 내에서는, 냉매액이 로직(LG)에 의해 대략 일정량으로 유지되게 된다.
게다가, 증발기(101)의 냉매 토출 측의 관에 설치된 밸브(V1)와 냉매 탱크(201)에 접속된 관에 설치된 밸브(V2)는 공통의 배관에 접속되고, 배액 처리용 드레인(D)에 연결되어 배액하기 위해 사용된다. 그 외에, 공작물(W)에서의 냉매액의 유입 측 배관에 설치된 밸브(V3)와 유출 측 배관에 설치된 밸브(V4)는, 주로 공작물(W)을 냉매 사이클(200)의 국부에 배관 접속할 때의 냉매액 누출을 방지하기 위해 사용된다.
이상에서 설명한 칠러 장치의 세부 구성은, 종래 제품에 공통된 것으로, 기기 제어 유닛(l05)에 의해 초기적인 설정 온도와 공작물 온도의 온도차에 따라, 상이한 동작 모드의 제어를 행하고, 설정 온도가 공작물 온도보다 매우 높은 온도차(예를 들면, 10℃ 초과)가 있는 고온 설정 시에는, 냉동 사이클(100)의 냉각 기능이 불필요하므로, 전동식 압축기(102)의 회전수를 낮게 억제하고, 냉매 사이클(200)의 가열 장치(202)의 가열 온도를 높게 설정하여 온도차를 없애도록 가열 기능을 우선하는 동작 모드를 실시하고, 설정 온도가 공작물 온도보다 매우 낮은 온도차(예를 들면, 10℃ 초과)가 있는 저온 설정 시에는, 냉매 사이클(200)의 가열 장치(202)에 의한 가열 기능이 불필요하므로, 가열 장치(202)의 가열 설정을 행하지 않고 냉동 사이클(100)의 전동식 압축기(102)의 회전수를 높게 설정하여 온도차를 없애도록 냉각 기능을 우선하는 동작 모드를 실시하는 점은 동일하다.
그 외의 기능 구성에 대해서는, 본 출원인에 의해 일본특원2014-033013(일본특허 5721875)으로서 제안된 것으로, 설정 온도가 공작물 온도에 가까운 온도차(예를 들면, 5℃∼10℃)가 적은 보온 설정 시에, 특히 냉동 사이클(100)에서의 증발기(101)의 냉매 흡입 측과 냉매 토출 측의 냉매 온도차가 거의 없는 상태에 있어, 냉매를 증발기(101)에 흐르게 할 필요가 없음에도 불구하고 전동식 압축기(102)가 계속해서 동작하는 구조 및 기능을 개선하는 기술에 관련되어 있다.
본 발명의 주지는, 도 1에 나타낸 칠러 장치의 공작물(W)에 후술하는 플라즈마 처리 장치를 적용시킨 경우의 기능 구성에 관한 것이지만, 그 설명에 앞서, 본 발명의 이해에 도움이 되도록, 관련된 전동식 압축기(102)의 부하 대책 기술에 대하여 설명한다.
구체적으로 말하면, 상기 칠러 장치에서 첫번째 특징으로 되는 것은, 냉매 사이클(200)에서의 증발기(101)의 냉매 토출 측에서 가열 장치(202)에 대한 냉매 유입의 바로 앞쪽에 설치되어 냉매 온도를 검출하는 제2 온도 센서(T2)를 가지고, 설정 온도와 공작물 온도의 온도차(예를 들면, 5℃∼10℃)가 적은 보온 설정 시에, 기기 제어 유닛(105)이 제2 온도 센서(T2)에서 검출되는 냉매 사이클 측 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행하고, 기기 제어 유닛(105)이 관련된 PID 연산의 결과에 기초하여 생성한 전동식 압축기(102)를 구동시키기 위한 인버터(107)에 대한 구동 제어 신호를 출력하고, 전동식 압축기(102)에서의 압축기 회전수를 일정한 범위에서 공작물 온도에 따라 제어하는 점에 있다. 덧붙여, 여기서의 제2 온도 센서(T2)에 대해서도, 높은 온도 검출 정밀도가 요구되므로, 백금 측온 저항체를 사용한 Pt 센서를 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 기능 구성에 의하면, 설정 온도와 공작물 온도의 온도차가 작고, 또한 냉동 사이클에서의 증발기(101)의 냉매 흡입 측과 냉매 토출 측의 온도차가 거의 없는 경우라도 전동식 압축기(102)에 과부하를 걸지 않고 운전을 행하게 하고, 증발기(101)에 흐르는 냉매량을 적절하게 유지하여, 안정적으로 보온 동작하는 기능을 얻을 수 있다.
또한, 상기 칠러 장치에서 두번째 특징으로 되는 것은, 냉동 사이클(10O)에서의 증발기(101)의 냉매 흡입 측에 개재 접속되어 제1 스테핑 모터(SM1)로 구동되는 제1 전자 팽창 밸브(EV1)를 가지고, 기기 제어 유닛(105)이 제1 온도 센서(T1)에서 검출된 공작물 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행하고, 기기 제어 유닛(105)이 관련된 PlD 연산의 결과에 기초하여 생성한 펄스 신호에 의해 제1 스테핑 모터(SMl)를 구동함으로써 제1 전자 팽창 밸브(EV1)에서의 개폐를 제어하여 냉매 유량을 제어하는 점에 있다.
이러한 기능 구성에 의하면, 앞의 전동식 압축기(102)의 회전수 제어에 더하여, 냉동 사이클(100)에 있어서 별도로 증발기(101)에 흡입되는 냉매량을 별도로 적절하게 제어할 수 있기 때문에, 한층 안정적으로 보온 동작하는 기능을 얻을 수 있다. 이와 관련하여, 기기 제어 유닛(105)에서는, 제1 온도 센서(T1)와 전술한 제4 온도 센서(T4)[냉매 사이클(200)에서의 증발기(101)의 냉매 흡입 측에서 공작물(W)에 대한 냉매 유출 측에 설치되어 냉매 온도를 검출함]에 의해 검출된 냉매 온도의 차이값에 기초하여 공작물(W) 측의 열 부하량을 산출하고, 제2 온도 센서(T2)에서 검출된 냉매 온도에 따라 PlD 연산을 행한 결과를 열 부하량의 산출 결과를 사용하여 보정한 뒤에 제1 전자 팽창 밸브(EV1)에서의 개도(開度) 제어의 응답성을 향상시키기 위한 피드 포워드 제어(입열에 대한 피드 포워드 제어)를 행하는 것이 바람직하다. 이러한 기능 구성을 더하면, 냉동 사이클(100)에서의 공작물(W) 측의 열 부하량에 따른 냉매 유량의 제어를 확실하게 행할 수 있다.
또한, 상기 칠러 장치에서 세번째 특징으로 되는 것은, 전동식 압축기(102)의 냉매 흡입 측으로서, 증발기(101)의 냉매 토출 측, 또한 응축기(103)에 대한 냉매 토출 측에 설치되어 냉동 사이클(100)에서의 냉매 온도를 검출하기 위한 제3 온도 센서(T3)와, 증발기(101)의 냉매 흡입 측에서 제1 전자 팽창 밸브(EV1)보다 냉동 사이클(10O)에 포함되는 응축기(103) 측에 위치되는 개소와 증발기(101)의 냉매 토출 측을 연결하고, 또한 제2 스테핑 모터(SM2)로 구동되는 제2 전자 팽창 밸브(EV2)가 개재 접속된 냉매 하이패스용 제1 바이패스(bypass) 유로(108)를 가지고, 기기 제어 유닛(105)이 제3 온도 센서(T3)에서 검출되는 냉동 사이클 측 냉매 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행하고, 기기 제어 유닛(105)이 관련된 PlD 연산의 결과에 기초하여 생성한 펄스 신호에 의해 제2 스테핑 모터(SM2)를 구동함으로써 제2 전자 팽창 밸브(EV2)에서의 개폐를 제어하여 제1 바이패스 유로(108)에서의 냉매 유량을 제어하는 점에 있다. 덧붙여, 여기서의 제3 온도 센서(T3)는, 제2 온도 센서(T2) 정도로 높은 검출 정밀도가 요구되지 않기 때문에, 제조 비용를 고려하여 일반적인 열전대를 사용한 열전대 센서를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 기능 구성에 의하면, 앞의 전동식 압축기(102)의 회전수 제어나 증발기(101)에 흡입되는 냉매량의 제어에 더하여, 냉동 사이클(100)에 있어서 제1 바이패스 유로(108)를 사용한 냉매의 바이패스 유량을 별도로 제어할 수 있기 때문에, 보다 한층 증발기(101)로의 냉매의 유입량을 정밀하게 제어할 수 있어, 보온 동작의 기능이 현저하게 향상된다.
또한, 상기 칠러 장치에서 네번째 특징으로 되는 것은, 냉동 사이클(100)에서의 전동식 압축기(102)의 냉매 흡입 측에 설치되어 냉매 압력을 검출하는 압력 센서(P1)와, 제1 전자 팽창 밸브(EV1)보다 증발기(10l)의 냉매 흡입 측에 위치되는 개소와 전동식 압축기(102)의 냉매 토출 측을 연결하고, 또한 제3 스테핑 모터(SM3)로 구동되는 제3 전자 팽창 밸브(EV3)가 개재 접속된 냉매 하이패스용 제2 바이패스 유로(109)를 가지고, 기기 제어 유닛(105)이 압력 센서(P1)에서 검출되는 냉매 압력에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행하고, 기기 제어 유닛(105)이 관련된 PID 연산의 결과에 기초하여 생성한 펄스 신호에 의해 제3 스테핑 모터(SM3)를 구동함으로써 제3 전자 팽창 밸브(EV3)에서의 개폐를 제어하여 제2 바이패스 유로(109)에서의 냉매 유량을 제어하는 점에 있다.
이러한 기능 구성에 의하면, 앞의 전동식 압축기(102)의 회전수 제어나 증발기(101)에 흡입되는 냉매량의 제어, 제1 바이패스 유로(108)를 사용한 냉매의 바이패스 유량의 제어에 더하여, 냉동 사이클(100)에 있어서 제2 바이패스 유로(109)를 사용한 냉매의 바이패스 유량을 더 별도로 제어할 수 있기 때문에, 증발기(101)로의 냉매의 유입량을 극히 세밀하게 제어할 수 있고, 보온 동작의 기능이 극히 양호한 것으로 된다. 덧붙여, 여기서의 제2 바이패스 유로(109)는, 냉각 부하가 적은 경우에 냉매가 완전히 기화하지 않고 액상태로 전동식 압축기(102)에 흡입되는 것을 방지하기 위한 것이며, 고온·고압 상태의 냉매 가스(핫가스)를 바이패스시킴으로써 냉각량을 저하시키는 핫가스 바이패스 회로의 역할을 담당하는 것이다. 그 외에, 여기서의 냉동 사이클(100)과 같이, 냉매 하이패스용 제2 바이패스 유로(109)를 가지는 경우, 기기 제어 유닛(105)에 의해, 전술한 제3 온도 센서(T3)[냉동 사이클(100)에서의 전동식 압축기(102)의 냉매 흡입 측에서 응축기(103)에 대한 냉매 토출 측에 설치되어 냉매 온도를 검출함]에서 검출된 냉매 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행한 결과에 기초하여 생성한 펄스 신호에 의해 제3 스테핑 모터(SM3)를 구동함으로써 제3 전자 팽창 밸브(EV3)에서의 개폐를 제어하고, 또한 제3 전자 팽창 밸브(EV3)에서의 개도를 소정량으로 유지하기 위해 생성한 전동식 압축기(102)를 구동하기 위한 인버터(107)에 대한 구동 제어 신호를 출력하고, 전동식 압축기(102)에서의 압축기 회전수를 일정한 범위에서 공작물 온도에 따라 제어하도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 기능 구성을 더하면, 냉동 사이클(100)에서의 열 부하에 따른 전동식 압축기(102)의 압축기 회전수 제어가 양호한 정밀도로 실시되므로, 냉동 사이클(100)에서의 냉매 유량의 제어가 한층 신뢰성 높게 행해지게 된다.
그런데, 네번째 특징에 대하여, 기기 제어 유닛(105)에 의한 P1D 연산 시에, 압력 센서(Pl)에서 검출되는 냉매 압력에 대응하는 냉동 사이클(100) 측의 냉매 포화 온도를 근사 곡선으로 치환하여 산출하고, 산출된 냉동 사이클(100) 측의 냉매 온도를 사용자에 의한 설정 변경으로 설정 온도보다 소정의 온도 범위(예를 들면 -4℃∼-50℃)만큼 낮게 하여 초기적인 설정 온도에 대한 자동 온도 설정 제어를 행하게 하고, 이러한 자동 온도 설정 제어로서, 제3 전자 팽창 밸브(EV3)를 개폐 제어한 제2 바이패스 유로(109)에서의 냉매 유량의 제어를 행하게 해도 된다. 또한, 여기서의 냉매 압력에 대응하는 냉매 포화 온도의 근사 곡선은, 사전에 기기 제어 유닛(105)에 포함되는 ROM 등에 테이블 형식의 변환값으로서 저장하여 두는 것이 가능하며, CPU 등으로 판독할 수 있는 것이다.
이러한 기능 구성에 의하면, 설정 온도가 공작물 온도에 가까운 온도차(예를 들면, 5℃∼10℃)가 적은 보온 설정 시에, 사용자에 의한 설정 변경에서의 자동 온도 설정 제어는, 전술한 기기 제어 유닛(105)에서의 전동식 압축기(102)의 압축기 회전수의 PID 연산 결과의 제어, 제2 전자 팽창 밸브(EV2)를 개폐 제어한 제1 바이패스 유로(108)에서의 PlD 연산 결과의 냉매 유량의 제어, 및 제3 전자 팽창 밸브(EV3)를 개폐 제어한 제2 바이패스 유로(109)에서의 PID 연산 결과의 냉매 유량의 제어는 별개인 기능이지만, 이들을 조합하여 제어시키는 것도 가능하다. 이러한 경우에는, 특히 전동식 압축기(102)의 고압 토출 측으로부터 제2 바이패스 유로(109) 경유로 제3 전자 팽창 밸브(EV3)를 개폐 제어하여 증발기(101)의 냉매 흡입 측으로 냉매를 효율적으로 흐르게 할 수 있기 때문에, 공작물(W)에 대한 급냉이 필요한 사태가 발생한 경우에 냉동 사이클(100)에서의 냉동 기능을 독자적으로 향상시킬 수 있고, 결과적으로 공작물(W)을 사용자용 기능으로서 종래에 없는 양호한 효율로 냉각할 수 있다.
이상에서 설명한 상기 칠러 장치의 세부 구성은, 냉각 장치(300)나 냉매 사이클(200), 또는 제어 장치의 어느 쪽에 대해서도 여러 가지 변경하는 것이 가능하며, 예를 들면, 제어 장치를 이루는 기기 제어 유닛(105)은, 단일의 프린트 회로 기판(PCB)으로 구성하거나, 또는 2매 이상의 기판에 기능을 나눈 구성으로 하는 것도 가능하기 때문에, 개시한 것에 한정되지 않는다.
그런데, 상기 칠러 장치에서의 공작물(W)에 플라즈마 처리 장치를 적용시키는 기능 구성의 경우에는, 냉매 사이클(200)의 가열 장치(202)의 증설 등에 의해 가열 기능을 높임으로써 보온 상한 온도를 상승시키는 사양(예를 들면, 100℃를 초과한 보온 상한 온도 130℃ 정도의 사양)으로 하는 것을 전제로 하고, 플라즈마 처리 장치에서의 보온 대상으로 하는 각 부의 계통수만큼 분기시킨 배관을 순환하여 흐르는 냉매의 온도를 검출한 결과에 기초하여 기기 제어 유닛(105)이 각 계통의 냉매 사이클(200)에서의 가열 장치(202)로의 가열 정도를 피드백 제어하여 플라즈마 처리 장치의 보온 대상으로 하는 각 부를 보온 제어하는 것이 기술적 요지로 된다. 그 외에 각 계통의 냉매 사이클(200)에서의 가열 장치(202)의 가열 정도로 나타내는 열 부하 정보를 냉동 사이클(100)의 전동식 압축기(102)의 회전 제어에 반영시켜 피드 포워드 제어를 행하는 기능이 필요해지지만, 냉동 사이클(100) 측에서의 전동식 압축기(102)의 부하 대책의 기능 구성에 대해서는 비용상 제약 등이 있으면 간략화한 구성으로 해도 상관없다. 예를 들면, 도 1에 나타내는 냉동 사이클(100)에서의 제1 바이패스 유로(l08)나 제2 바이패스 유로(109)에 관한 기능 구성에 대해서는, 구비하지 않는 구성으로 해도 상관없다.
도 2는, 전술한 칠러 장치의 공작물(W)로 되는 플라즈마 처리 장치(400)의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 플라즈마 처리 장치(400)는, 타겟으로 되는 시료(404)를 에칭하기 위해 플라즈마 처리를 행하는 것이며, 본 실시예에서는 시료(404)가 유리 기판계의 플랫 패널 디스플레이(FPD)인 경우와 같이 표면적이 큰 경우에 대한 적용을 상정하고 있고, 그에 대응하는 대형 시료대를 겸하여 시료(404)가 탑재되고, 또한, 커버부에 결합된 하부 전극(캐소드 전극)(403)과, 하부 전극(403)의 시료(404)가 탑재되는 측과는 반대측의 면에 냉매 유로를 분기할 수 있도록 부설되어 하부 전극(403)을 보온하는 보온부를 포함하여 냉매 사이클(200)과 연결되도록 접속되는 도 2 중에서는 도시하지 않은 하부 전극 냉매관과, 하부 전극 냉매관의 보온부 근방에 설치되어 하부 전극 냉매관의 냉매 온도를 검출한 결과를 공작물 온도를 나타내는 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도로서 출력하는 도시하지 않은 하부 전극 냉매관용 온도 센서와, 하부 전극(403)에 대향하여 배치되고, 또한 커버부를 일체로 가지는 상부 전극(애노드 전극)(402)과, 상부 전극(402)에 커버부를 포함하도록 부설되어 상부 전극(402)을 보온하는 보온부를 포함하여 냉매 사이클(200)과 연결되도록 접속되는 도 2 중에서는 도시하지 않은 상부 전극 냉매관과, 상부 전극용 냉매관의 근방에 설치되어 상부 전극 냉매관의 냉매 온도를 검출한 결과를 공작물 온도를 나타내는 상부 전극 냉매관 냉매 검출 온도로서 출력하는 도시하지 않은 상부 전극 냉매관용 온도 센서를 진공 용기(챔버)(401) 내에 포함하는 것 외에, 진공 용기(401)의 벽에는 냉매 사이클(200)과 연결되도록 접속되어 진공 용기(401)의 벽을 보온하는 보온부를 포함하는 도 2 중에서는 도시하지 않은 진공 용기 냉매관이 부설되고, 또한 상기 진공 용기 냉매관의 보온부 근방에는 진공 용기 냉매관의 냉매 온도를 검출한 결과를 공작물 온도를 나타내는 진공 용기 냉매관 냉매 검출 온도로서 출력하는 진공 용기 냉매관용 온도 센서가 설치되어 구성되어 있다.
또한, 진공 용기(401)에는, 에칭용 활성 가스(반응성 가스)를 도입하기 위한 가스 흡입구(401a)가 설치되고, 상부 전극(402)은 바깥쪽으로 연장된 커버부를 통해 접지(GND) 개소를 포함하고, 라디오 주파수(RF) 발진기(405) 및 블로킹 컨덴서(406)를 개재시켜 하부 전극(403)의 바깥쪽으로 연장된 커버부를 통해 하부 전극(403)에 대하여 루프형으로 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 진공 용기(401)의 가스 흡입구(401a)에 대향하는 벽의 소정 개소에 설치된 창의 근방에는 발광 검출기(407)가 설치되고, 에칭용 반응성 가스를 가스 흡입구(401a)로부터 진공 용기(401) 내에 도입하고, 상부 전극(402)과 하부 전극(403) 사이에 도시하지 않은 전원에 의해 라디오 주파수로 고전압을 인가하여 소정의 전위차를 부여한 상태에서 반응성 가스를 전리시키고, 에칭용 플라즈마를 생성시켜 플라즈마 처리에 의한 에칭이 행해질 때의 발광 상태를 감시할 수 있게 되어 있다.
덧붙여, 플라즈마 처리에 의해 활성 가스가 전리된 상태에서는, 활성 가스의 양이온이 캐소드 전극의 하부 전극(403)의 시료(404)로 가까이 당겨져 에칭에 제공되지만, 전자는 다양한 동작을 하고, 시료(404)로 향하는 것 외에, 상부 전극(402)을 통해 접지되거나 상당 부분이 하부 전극(403)을 통해 블로킹 컨덴서(406)에서 전하 축전에 제공되어 저장된다.
여기서의 플라즈마 처리 장치(400)의 경우, 시료(404)가 탑재되는 하부 전극 (403)에는 냉매 사이클(200)과 연결되도록 접속된 하부 전극 냉매관의 냉매 유로를 분기할 수 있도록 부설되는 하부 전극(403)에 대한 보온부 근방에 설치한 하부 전극 냉매관용 온도 센서에서부터 검출되는 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도가 제어 장치를 구성하는 기기 제어 유닛(105)에 전송되기 때문에, 기기 제어 유닛(105)에 의해 하부 전극 냉매관용 온도 센서에서부터의 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도를 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행한 결과에 기초하여 가열 장치(202)의 가열 정도를 조정 제어하기 위한 가열 조정 제어 신호를 생성하여 기기 제어 유닛(105)에 전송하고, 기기 제어 유닛(105)이 가열 조정 제어 신호를 가열 장치(202)에 송신함으로써, 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도가 설정 온도로 되도록 제1 피드백 제어[익스터널(external) 제어라고 해도 됨]를 행하게 할 수 있다.
이와 같은 제1 피드백 제어 기능을 갖게 하면, 플라즈마 처리 장치(400)에서의 시료(404)가 플랫 패널 디스플레이(FPD)인 경우와 같이 표면적이 크고, 시료대를 겸하는 하부 전극(403)이 대형이며, 하부 전극(403)으로의 보온부를 포함하는 하부 전극 냉매관의 길이가 상당히 길고, 플라즈마 처리의 영향으로 열 부하에 의한 온도 변동이 있어도, 열 부하 변동의 전달의 검출이 신속하게 행해져 그 검출 결과에 기초하여 기기 제어 유닛(105)이 가열 장치(202)로의 가열 정도의 피드백 제어를 행하고, 또한 그 가열 정도로 나타내는 열 부하 정보에 기초하여 인버터(107)를 통한 냉동 사이클(100)의 전동식 압축기(102)의 회전수 제어와 인버터(206)를 통한 냉매 사이클(200)의 냉매 탱크(201)에 연결되는 펌프(203)에 의한 냉매 유량 제어에 반영시키는 피드 포워드 제어를 행함으로써, 하부 전극(403)을 양호한 정밀도로 보온 제어할 수 있고, 결과적으로 시료(404)를 불균일하지 않게 요구되는 정밀도로 균일하게 에칭 가능하게 된다. 이로써, 플라즈마 처리 장치(400)의 냉매 토출 측의 냉매 온도를 검출하는 제4 온도 센서(T4)에서의 공작물 온도가 양호한 정밀도로 얻어지게 된다. 덧붙여, 여기서의 냉매 사이클(200)에서의 제4 온도 센서(T4)는, 플라즈마 처리 장치(400)에서의 냉매 토출 측에 설치되어 냉매 토출 온도를 검출한 결과를 냉매 토출 검출 온도로서 출력하는 공작물 토출 측 온도 센서에서서 기능한다.
덧붙여, 실용상에서 하부 전극(403)이 대형이면, 하부 전극 냉매관의 하부 전극(403)에 대한 보온부에 대해서는, 사행형(meandering shape)의 유로 구멍에 의한 냉매 유로가 내부에 설치되고, 또한 냉매에 대한 내부식성이 있는 내열성을 가지는 패널 부재를 복수 조립하여 구성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 하부 전극 냉매관은, 냉매 사이클(200) 측에서 분기된 분기관이 진공 용기(401)를 통하여 패널 부재에서의 유로 구멍의 냉매 출입구로 되는 개소를 배관으로 결합한 복합 구조로 된다. 하부 전극 냉매관의 분기의 사양에 대해서는, 냉매 사이클(200)에서의 제1 온도 센서(T1)의 냉매 흐름의 하류 측으로서, 공작물(W)의 플라즈마 처리 장치(400)의 냉매 흡입 측의 개소에서 분기되고, 분기의 합류에 대해서는 플라즈마 처리 장치(400)의 냉매 토출 측으로서, 제4 온도 센서(T4)의 냉매 흐름의 상류 측의 개소에서 합류되는 것으로 한다.
이러한 경우, 하부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서는, 패널 부재에서의 하부 전극(403)의 중심 개소에 가까운 유로 구멍(냉매 유로) 근방에 설치된 메인 센서와 중심 개소로부터 이격된 유로 구멍(냉매 유로) 근방에 설치된 서브 센서를 포함하여 복수 설치하도록 한 후, 기기 제어 유닛(105)이 이들 하부 전극 냉매관용 온도 센서에서 각각 검출되는 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행한 결과에 기초하여 가열 조정 제어 신호를 생성하고, 기기 제어 유닛(105)이 생성된 가열 조정 제어 신호를 가열 장치(202)에 송신하여 제1 피드백 제어에 제공하는 것이 바람직하다.
이와 같은 분기된 하부 전극 냉매관의 보온부의 냉매 유로 근방의 각 개소로부터 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도를 취득하여 생성한 가열 조정 제어 신호에 따른 제1 피드백 제어를 행하면, 하부 전극(403)에 관련된 열 부하 변동의 전달의 검출이 한층 확실하게 행해져 그 검출 결과를 가열 장치(202)로의 가열 정도의 피드백 제어에 양호한 정밀도로 반영시킬 수 있기 때문에, 하부 전극(403)을 한층 양호한 정밀도로 보온 제어하는 것이 가능해지고, 결과적으로 시료(404)를 한층 고정밀도로 균일하게 에칭할 수 있게 된다.
도 3은, 전술한 플라즈마 처리 장치(400)의 보온 대상이 되는 각 부의 보온부(501C, 502C, 503C, 504C)와 냉매 사이클(200)에서의 배관의 접속 개소의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다. 또한, 도 4는, 플라즈마 처리 장치(400)의 각 부의 보온부를 냉매 사이클(200)에 접속하는 경우에 필요한 계통별 냉매 사이클(200-1∼200-3)의 개략적인 구성을 예시한 도면이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 냉매 사이클(200)과의 접속 관계에서 하부 전극(403)에 부설되어 냉매 사이클(200)과 연결되도록 접속되는 하부 전극 냉매관은, 냉매 유로를 분기할 수 있도록 2개의 패널 부재에 의한 보온부(501C, 502C)에 대하여, 하부 전극(403)의 절반에 접합하여 설치되는 보온부(501C)의 유로 구멍(냉매 유로)의 냉매 출입구로 되는 개소에 결합되는 배관을 나타내는 제1 흡입용 하부 전극 냉매 분기관(501A), 제1 토출용 하부 전극 냉매 분기관(501B)[도 4 중의 계통 3의 냉매 사이클(200-3)에 대응함]과, 하부 전극(403)의 나머지 절반에 접합하여 설치되는 보온부(502C)의 유로 구멍(냉매 유로)의 냉매 출입구로 되는 개소에 결합되는 배관을 나타내는 제2 흡입용 하부 전극 냉매 분기관(502A), 제2 토출용 하부 전극 냉매 분기관(502B)[도 4 중의 계통 3의 냉매 사이클(200-3)에 대응함]을 포함하여 구성된다. 각 배관의 관 길이 L는 어느 쪽이라도 최대(max) 2Om의 사양으로 되어 있다. 이러한 구성에 의해, 보온부(501C)에서는, 도 3 중의 우측 방향으로 하부 전극(403)의 주위 에지부로부터 중앙 부근을 향해 냉매가 흐르고, 또한 보온부(502C)에서는 도 3 중의 좌측 방향으로 하부 전극(403)의 주위 에지부로부터 중앙 부근을 향해 냉매가 흐르는 것에 의해, 하부 전극(403)을 보온하게 되어 있다.
그 외에, 보온부(501C)에서의 냉매 유로 근방의 하부 전극(403)의 중심에 가까운 개소의 대응 부분에는 메인 센서로 되는 하부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서 (T5-1), 그로부터 이격된 주변 부분에는 서브 센서로 되는 하부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서(T5-2)가 설치되고, 보온부(502C)에서의 냉매 유로 근방의 하부 전극(403)의 중심에 가까운 개소의 대응 부분에는 메인 센서로 되는 하부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서(T5-3), 그로부터 떨어진 주변 부분에는 서브 센서로 되는 하부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서(T5-4)(서브 센서)가 설치되어 있다. 여기서의 하부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서(T5-n)는, 하부 전극(403)의 중앙 부근에 대응하는 보온부(501C, 502C)의 냉매 유로 근방에 메인 센서를 단독으로 설치하는 구성으로 하거나, 또는 하부 전극(403)의 4코너 부근에 대응하는 보온부(501C, 502C)의 냉매 유로 근방에 서브 센서를 더 설치하는 구성으로 하는 등, 도시한 것 이외의 구성을 적용시켜도 된다.
계통 3의 냉매 사이클(200-3)은, 도 4를 참조하면, 전용의 냉매 탱크(201-2)[계통 2의 냉매 사이클(200-2)의 가열 장치(202-2)와 공용함]에 대하여 가열 장치(202-3)가 배관을 통해 이격되어 접속되고, 가열 장치(202-3)와 증발기(101) 사이에 전용의 제2 온도 센서(T2-3)기 설치되고, 또한 냉매 탱크(201-2)로부터 가열 장치(202-3)의 케이스를 통해 냉매를 흡인하는 전용의 펌프(203-3)를 가지는 것 외에, 전용의 제1 온도 센서(T1-3)의 하류 측에 제1 흡입용 하부 전극 냉매 분기관(501A) 및 제2 흡입용 하부 전극 냉매 분기관(502A)의 분기 개소가 형성되고, 또한 전용의 제4 온도 센서(T4-3)의 상류 측에 각각 냉매 유량 조절용 밸브를 통하여 제1 토출용 하부 전극 냉매 분기관(5O1B) 및 제2 토출용 하부 전극 냉매 분기관(502B)의 분기의 합류 개소가 형성된다.
또한, 상부 전극(402)에 부설되어 냉매 사이클(200)과 연결되도록 접속되는 상부 전극 냉매관은, 상부 전극(402)이 커버부를 일체로 가지는 구성으로 진공 용기(401)의 벽에 장착되기 때문에, 진공 용기(401)의 천정 측의 상부 벽부 내에 사행형의 유로 구멍에 의한 냉매 유로가 설치된 보온부(503C)에 대하여, 그 유로 구멍(냉매 유로)의 냉매 출입구로 되는 개소에 결합되는 배관을 나타내는 흡입용 상부 전극 냉매관(503A), 및 토출용 상부 전극 냉매관(503B)[도 4 중의 계통 2의 냉매 사이클(200-1) 대응함]을 포함하여 구성된다. 여기서의 각 배관에 대해서도 관 길이 L은 어느 쪽이라도 최대(max) 20m의 사양으로 되어 있다. 이러한 구성에 의해, 보온부(503C)에서는, 도 3 중의 우측 방향으로 냉매가 흐르고, 상부 전극(402)의 커버부를 전달 매체로서 상부 전극(402)의 본체를 보온하게 되어 있다.
그 외에, 보온부(503C)에서의 냉매 유로 근방의 소정 개소에는, 상부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서(T7)가 설치되어 있다. 여기서의 상부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서(T7)에 대해서도, 천정 측의 상부 벽부에 분산시키도록 복수 설치한 구성으로 해도 된다.
덧붙여, 진공 용기(401)의 천정 측의 상부 벽부 내에 냉매 유로를 설치할 수 없는 경우에는, 하부 전극(403)에 부설한 패널 부재의 경우와 같이 사행형의 유로 구멍을 형성한 별도의 패널 부재를 대용시켜, 천정 측의 상부 벽부에 설치하거나, 또는 상부 전극의 커버부 측에 부설시키도록 해도 된다.
계통 1의 냉매 사이클(200-1)은, 도 4를 참조하면, 전용의 냉매 탱크(201-1)에 대하여 전용의 가열 장치(202-1)가 배관을 통해 이격되어 접속되고, 가열 장치(202-1)와 증발기(101) 사이에 전용의 제2 온도 센서(T2-1)가 설치되고, 또한 냉매 탱크(201-1)로부터 가열 장치(202-1)의 케이스를 통해 냉매를 흡인하는 전용의 펌프(203-1)를 가지는 것 외에, 전용의 제1 온도 센서(Tl-1)의 하류 측에 흡입용 상부 전극 냉매관(503A)이 설치되고, 또한 전용의 제4 온도 센서(T4-1)의 상류 측에 냉매 유량 조절용 밸브를 통하여 토출용 상부 전극 냉매관(5O3B)이 설치된다.
또한, 진공 용기(401)의 벽에 부설되어 냉매 사이클(200)과 연결되도록 접속되는 진공 용기 냉매관은, 진공 용기(401)의 측벽부 내를 순환하도록 유로 구멍에 의한 냉매 유로가 설치된 보온부(504C)에 대하여, 그 유로 구멍(냉매 유로)의 냉매 출입구로 되는 개소에 결합되는 배관을 나타내는 흡입용 진공 용기 냉매관(504A), 토출용 진공 용기 냉매관(504B)[도 4 중의 계통 1의 냉매 사이클(200-2)에 대응함]을 포함하여 구성된다. 여기서의 각 배관에 대해서도 관 길이 L은 어느 쪽이라도 최대(max) 2Om의 사양으로 되어 있다. 이러한 구성에 의해, 보온부(504C)에서는 도 3 중의 아래 방향으로 진공 용기(401)의 측벽부 내를 순회하면서 냉매가 흐르고, 진공 용기(401)의 측벽 전체를 보온하게 되어 있다.
그 외에, 보온부(503C)에서의 냉매 유로 근방의 소정 개소에는, 진공 용기 냉매관용 냉매 온도 센서(T6)가 설치되어 있다. 여기서의 진공 용기 냉매관용 냉매 온도 센서(T6)에 대해서도, 측벽부 내에 분산시키도록 복수 설치한 구성으로 해도 된다.
덧붙여, 진공 용기(401)의 측벽부에 냉매 유로를 설치할 수 없는 경우에는, 상부 전극(402)에서 설명한 패널 부재의 경우와 같이 순회형의 유로 구멍을 형성한 별도의 대형 패널 부재를 대용시켜, 진공 용기(401)의 측벽부에 부설시키도록 해도 된다.
계통 2의 냉매 사이클(200-2)은, 도 4를 참조하면, 냉매 탱크(201-2)를 계통 3의 냉매 사이클(200-3)과 공용하고, 이에 대하여 가열 장치(202-2)가 배관을 통해 이격되어 접속되고, 가열 장치(202-2)와 증발기(101) 사이에 전용의 제2 온도 센서(T2-2)가 설치되고, 또한 냉매 탱크(201-2)로부터 가열 장치(202-2)의 케이스를 통해 냉매를 흡인하는 전용의 펌프(203-2)를 가지는 것 외에, 전용의 제1 온도 센서(T1-2)의 하류 측에 흡입용 진공 용기 냉매관(504A)이 설치되고, 또한 전용의 제4 온도 센서(T4-2)의 상류 측에 냉매 유량 조절용 밸브를 통하여 토출용 진공 용기 냉매관(504B)이 설치된다.
플라즈마 처리 장치(400)에서의 각 부의 보온 제어의 기준으로서, 하부 전극 냉매관의 제1 흡입용 하부 전극 냉매 분기관(501A) 및 제1 토출용 하부 전극 냉매 분기관(501B)과 제2 흡입용 하부 전극 냉매 분기관(502A) 및 제2 토출용 하부 전극 냉매 분기관(5O2B)은 O∼11O℃의 온도 범위에서 보온 설정되고, 하부 전극(403)에 대한 보온부(501C, 502C)에 대해서는 30℃ 정도로 보온 유지되는 경우를 예시할 수 있다. 또한, 흡입용 상부 전극 냉매관(503A) 및 토출용 상부 전극 냉매관(503B)은 20∼110℃의 온도 범위에서 보온 설정되고, 흡입용 진공 용기 냉매관(504A) 및 토출용 진공 용기 냉매관(504B)은 20∼130℃의 온도 범위에서 보온 설정되는 경우를 예시할 수 있다.
그런데, 실시예에 관한 칠러 장치에서의 각 계통의 냉매 사이클(200-1∼200-3)에 있어서, 제1 온도 센서(Tl-1∼T1-3)는, 플라즈마 처리 장치(400)에서의 냉매 흡입 측에 설치되어 냉매 복귀 온도를 검출한 결과를 냉매 복귀 검출 온도로서 출력하는 공작물 흡입측 온도 센서에서서 기능하므로, 공작물 흡입측 온도 센서(제1 온도 센서 Tl-1∼Tl-3)에서 검출되는 냉매 복귀 검출 온도가 설정값으로 되도록, 전술한 기기 제어 유닛(105)이 하부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서(T5-1∼T5-4)에서 검출되는 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행한 결과 (계통 3의 PID 연산 결과), 상부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서(T7)에서 검출되는 상부 전극 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PlD 연산을 행한 결과 (계통 1의 PID 연산 결과), 및 진공 용기 냉매관용 냉매 온도 센서(T6)에서 검출되는 진공 용기 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행한 결과 (계통 2의 PID 연산 결과)에 기초하여 각각 가열 장치(202)의 가열 정도를 조정 제어하기 위한 가열 조정 제어 신호를 생성하고, 기기 제어 유닛(105)이 생성한 가열 조정 제어 신호를 가열 장치(202)에 송신하여 제2 피드백 제어(리턴 제어라고 해도 됨)를 행하게 할 수 있다.
이와 같은 제2 피드백 제어 기능을 갖게 하면, 실제로 냉매 복귀 검출 온도는 공작물(W)로 하는 플라즈마 처리 장치(400)로의 목표로 하는 설정 온도와의 편차가 적은 것에 의해, 하부 전극(403)이나 상부 전극(402) 외에, 진공 용기(401)의 벽을 포함하는 플라즈마 처리 장치(400) 전체의 보온 제어가 확실하게 행해지고, 앞의 제1 피드백 제어 기능과 병용시켜 루프 제어의 구성으로서 캐스케이드 제어로 운용한 경우에는, 특히 하부 전극(403)의 보온 제어로의 추종성이 우수하므로, 열 부하 변동을 신속하게 피드백하여 하부 전극(403)의 보온 제어로의 응답성을 극도로 높일 수 있다. 이 결과, 주지 기술에서는 헤아릴 수 없을 정도로 시료(404)를 양호한 정밀도로 균일하게 에칭하는 것이 가능하게 된다.
또한, 전술한 제4 온도 센서(T4-1∼T4-3)에 대해서도, 플라즈마 처리 장치(400)에서의 냉매 토출 측에 설치되어 냉매 토출 온도를 검출한 결과를 냉매 토출 검출 온도로서 출력하는 공작물 토출 측 온도 센서에서서 기능하므로, 동일하게 공작물 토출 측 온도 센서[제4 온도 센서(T4-1∼T4-3)]에서 검출되는 냉매 토출 검출 온도가 설정값으로 되도록, 전술한 기기 제어 유닛(105)이 하부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서(T5-1∼T5-4)에서 검출되는 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행한 결과(계통 3의 PlD 연산 결과), 상부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서(T7)에서 검출되는 상부 전극 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PlD 연산을 행한 결과(계통 1의 PlD 연산 결과), 및 진공 용기 냉매관용 냉매 온도 센서(T6)에서 검출되는 진공 용기 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행한 결과[계통 2의 PID 연산 결과]에 기초하여 각각 가열 장치(202)의 가열 정도를 조정 제어하기 위한 가열 조정 제어 신호를 생성하고, 기기 제어 유닛(105)이 생성한 가열 조정 제어 신호를 가열 장치(202)로 송신하여 제3 피드백 제어(서플라이 제어라고 해도 됨)를 행하게 할 수 있다.
이와 같은 제3 피드백 제어 기능을 갖게 하면, 냉매 토출 검출 온도는 공작물(W)로 하는 플라즈마 처리 장치(400)로의 목표로 하는 설정 온도와의 편차가 냉매 복귀 검출 온도에 준하여 적은 것에 의해, 앞의 제2 피드백 제어 기능을 갖게 한 경우와 마찬가지로, 플라즈마 처리 장치(400) 전체의 보온 제어가 확실하게 행해지고, 앞의 제1 피드백 제어 기능과 병용시켜 루프 제어의 구성으로서 캐스케이드 제어로 운용하면, 열 부하 변동을 상당히 빨리 피드백하여 하부 전극(403)의 보온 제어에 대한 응답성을 높이고, 마찬가지로 주지 기술에서는 헤아릴 수 없을 정도로 시료(404)를 양호한 정밀도로 균일하게 에칭하는 것이 가능하게 된다.
덧붙여, 실시예에 관한 플라즈마 처리 장치용 칠러 장치에서는, 예를 들면, 기기 제어 유닛(105)에서의 제1 피드백 제어와 제2 피드백 제어 또는 제3 피드백 제어를 독립적으로 전환 설정하여 행하게 하거나, 또는 선택적으로 병용하여 전환 설정하여 행하게 하는 캐스케이드 제어가 가능하게 되어 있는 것 외에, 제1 피드백 제어와 제2 피드백 제어 또는 제3 피드백 제어의 가열 정도로 나타내는 열 부하 정보를 냉동 사이클(100)의 전동식 압축기(102)의 회전수 제어에 반영시켜 피드 포워드 제어를 행하는 기능을 갖게 한다.
이러한 제어 기능을 가지는 실시예에 관한 플라즈마 처리 장치용 칠러 장치에 의하면, 공작물(W)의 플라즈마 처리 장치(400) 전체의 보온 제어를 행하는 것을 기본으로 하고, 특히 하부 전극(403)[보온부(501C, 502C)]의 보온 정밀도를 향상시키기 위해, 보온 대상이 되는 각 부의 상부 전극(402)[보온부(503C)], 진공 용기(401)의 벽[보온부(504C)], 하부 전극(403)[보온부(501C, 502C)]마다 최적인 보온 제어를 선택하고, 또한 캐스케이드 제어로 복합 제어를 실행할 수 있게 하고 있으므로, 타겟으로 되는 시료(404)가 플랫 패널 디스플레이(FPD)인 경우와 같이 표면적이 크고, 시료대를 겸하는 하부 전극(403)이 대형이라도 양호한 정밀도로 보온 제어할 수 있고, 그 결과 시료(404)를 종래에 없던 양호한 정밀도로 균일하게 에칭할 수 있게 된다.
그리고, 실시예에 관한 플라즈마 처리 장치용 칠러 장치에서는, 하부 전극 냉매관의 분기를 2계통으로 하여 분기를 플라즈마 처리 장치(400)의 진공 용기(401) 외에서 행한 경우를 설명하였으나, 하부 전극 냉매관의 분기를 3계통 이상으로 하거나, 또는 분기를 플라즈마 처리 장치(400)의 진공 용기(401) 내에서 행하게 하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 또한, 도 3을 참조하여 설명한 플라즈마 처리 장치(400)에서의 각 부의 보온 제어의 기준으로 한 온도 범위의 개시는, 어디까지나 일례이며, 여러 가지 변경 가능한 것이다. 따라서, 본 발명의 플라즈마 처리 장치용 칠러 장치는 실시예에서 개시한 형태에 한정되지 않는다.
100 : 냉동 사이클
101 : 증발기(열교환기)
102 : 전동식 압축기
103 : 응축기
104 : 팽창 밸브
105 : 기기 제어 유닛
107, 206 : 인버터
108 : 제1 바이패스 유로
109 : 제2 바이패스 유로
200, 200-1∼200-3 : 냉매 사이클
201, 201-1, 202-2 : 냉매 탱크
202, 202-1∼202-3 : 가열 장치(히터)
203, 203-1∼203-3 : 펌프
204 : 유량 검출 센서
207 : 가열 제어 장치
300 : 냉각 장치
400: 플라즈마 처리 장치
401 : 진공 용기(챔버)
401a : 가스 흡입구
402 : 상부 전극(애노드 전극)
403 : 하부 전극(캐소드 전극)
404 : 시료(타겟)
405 : 라디오 주파수(RF) 발진기
406 : 블로킹 컨덴서
407 : 발광 검출기
501A : 제1 흡입용 하부 전극 냉매 분기관
50lB : 제1 토출용 하부 전극 냉매 분기관
502A : 제2 흡입용 하부 전극 냉매 분기관
502B : 제2 토출용 하부 전극 냉매 분기관
503A : 흡입용 상부 전극 냉매관
5O3B : 토출용 상부 전극 냉매관
504A: 흡입용 토출용 진공 용기 냉매관
504B : 토출용 진공 용기 냉매관
501C, 502C, 503C, 504C : 보온부
D : 드레인
EV1 : 제1 전자 팽창 밸브
EV2 : 제2 전자 팽창 밸브
EV3 : 제3 전자 팽창 밸브
P1 : 압력 센서
PSW : 압력 스위치
SM1 : 제1 스테핑 모터
SM2 : 제2 스테핑 모터
SM3 : 제3 스테핑 모터
T1 : 제1 온도 센서
T2 : 제2 온도 센서
T3 : 제3 온도 센서
T4 : 제4 온도 센서
T5-1∼T5-4 : 하부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서
T6 : 진공 용기 냉매관용 냉매 온도 센서
T7: 상부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서
V1∼V8 : 밸브
W : 공작물

Claims (5)

  1. 냉각용 냉동 사이클과 가열용 가열 장치를 포함하는 냉매 사이클에서 열교환기로서의 증발기를 공유하고, 사용자에 의해 설정되는 설정 온도와 상기 냉매 사이클에 접속되는 공작물(workpiece)의 공작물 온도의 온도차에 따라, 상기 냉동 사이클의 전동식 압축기의 회전수, 및 상기 냉매 사이클에서의 냉매 탱크에 연결되는 펌프에 의한 냉매 유량 및 상기 가열 장치의 가열 온도를 제어 장치에서 제어하여 공작물을 보온하는 기능을 가지고, 또한 상기 공작물에 타겟으로 되는 시료를 에칭하기 위해 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치를 적용한 플라즈마 처리 장치용 칠러 장치에 있어서,
    상기 플라즈마 처리 장치는, 상기 시료의 표면적이 큰 경우에 대응하는 대형 시료대를 겸하여 상기 시료가 탑재되는 하부 전극과, 상기 하부 전극의 상기 시료가 탑재되는 측과는 반대측의 면에 냉매 유로를 분기할 수 있도록 부설(附設)되어 상기 하부 전극을 보온하는 보온부를 포함하여 상기 냉매 사이클과 연결되도록 접속된 하부 전극 냉매관과, 상기 하부 전극 냉매관의 상기 보온부의 냉매 유로 근방에 설치되어 상기 하부 전극 냉매관의 냉매 온도를 검출한 결과를 상기 공작물 온도를 나타내는 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도로서 출력하는 하부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서를, 진공 용기 내에 포함하는 외에, 상기 하부 전극에 대향하여 상기 진공 용기 내에 배치되고, 또한 커버부를 일체로 가지는 상부 전극과, 상기 상부 전극에 부설되어 상기 상부 전극을 보온하는 보온부를 포함하여 상기 냉매 사이클과 연결되도록 접속된 상부 전극 냉매관과, 상기 진공 용기의 벽에 부설되어 상기 냉매 사이클과 연결되도록 접속되고, 또한 상기 진공 용기의 벽을 보온하는 보온부를 포함하는 진공 용기 냉매관과, 상기 상부 전극 냉매관의 보온부의 냉매 유로 근방에 설치되어 상기 상부 전극 냉매관의 냉매 온도를 검출한 결과를 상기 공작물 온도를 나타내는 상부 전극 냉매관 냉매 검출 온도로서 출력하는 상부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서와, 상기 진공 용기 냉매관의 보온부의 냉매 유로 근방에 설치되어 상기 진공 용기 냉매관의 냉매 온도를 검출한 결과를 상기 공작물 온도를 나타내는 진공 용기 냉매관 냉매 검출 온도로서 출력하는 진공 용기 냉매관용 냉매 온도 센서를 포함하고,
    상기 냉매 사이클은, 상기 플라즈마 처리 장치에서의 냉매 흡입 측에 설치되어 냉매 복귀 온도를 검출한 결과를 냉매 복귀 검출 온도로서 출력하는 공작물 흡입 측 온도 센서와, 상기 플라즈마 처리 장치에서의 냉매 토출 측에 설치되어 냉매 토출 온도를 검출한 결과를 냉매 토출 검출 온도로서 출력하는 공작물 토출 측 온도 센서를 포함하고,
    상기 제어 장치는, 상기 하부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서에서 검출되는 상기 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행한 결과에 기초하여 생성한 상기 가열 장치의 가열 정도를 조정 제어하기 위한 가열 조정 제어 신호를 상기 가열 장치로 송신하여 상기 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도가 상기 설정 온도로 되도록 제1 피드백 제어를 행하고, 또한 상기 공작물 흡입 측 온도 센서에서 검출되는 상기 냉매 복귀 검출 온도가 상기 설정 온도로 되도록, 상기 하부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서에서 검출되는 상기 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행한 결과, 상기 상부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서에서 검출되는 상기 상부 전극 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PlD 연산을 행한 결과, 및 상기 진공 용기 냉매관용 냉매 온도 센서에서 검출되는 상기 진공 용기 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행한 결과에 기초하여 각각 생성한 상기 가열 장치의 가열 정도를 조정 제어하기 위한 가열 조정 제어 신호를 상기 가열 장치로 송신하여 제2 피드백 제어를 행하거나, 또는 상기 공작물 토출 측 온도 센서에서 검출되는 상기 냉매 토출 검출 온도가 상기 설정 온도로 되도록, 상기 하부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서에서 검출되는 상기 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행한 결과, 상기 상부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서에서 검출되는 상기 상부 전극 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행한 결과, 및 상기 진공 용기 냉매관용 냉매 온도 센서에서 검출되는 상기 진공 용기 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행한 결과에 기초하여 각각 생성한 상기 가열 장치의 가열 정도를 조정 제어하기 위한 가열 조정 제어 신호를 상기 가열 장치로 송신하여 제3 피드백 제어를 행하는,
    플라즈마 처리 장치용 칠러 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시료는, 표면적이 큰 유리 기판계의 플랫 패널 디스플레이인, 플라즈마 처리 장치용 칠러 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보온부는, 사행형(meandering shape)의 유로 구멍에 의한 냉매 유로가 내부에 설치되고, 또한 상기 냉매에 대한 내부식성(耐腐食性)이 있는 내열성을 가지는 패널 부재를 복수 조립하여 구성되고,
    상기 하부 전극 냉매관은, 상기 냉매 사이클 측에서 분기된 분기관이 상기 진공 용기를 통하여 상기 패널 부재에서의 상기 유로 구멍의 냉매 출입구로 되는 개소를 배관으로 결합한 복합 구조이며,
    상기 하부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서는, 상기 패널 부재에서의 상기 하부 전극의 중심 개소에 가까운 상기 유로 구멍 근방에 설치된 메인 센서와 상기 중심 개소로부터 이격된 상기 유로 구멍 근방에 설치된 서브 센서를 포함하여 복수 설치되고,
    상기 제어 장치는, 복수의 상기 하부 전극 냉매관용 냉매 온도 센서에서 각각 검출되는 상기 하부 전극 냉매관 냉매 검출 온도에 대하여 비례, 적분, 미분을 포함하는 PID 연산을 행한 결과에 기초하여 생성한 가열 조정 제어 신호를 상기 가열 장치로 송신하여 상기 제1 피드백 제어에 제공하는, 플라즈마 처리 장치용 칠러 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어 장치는,상기 제1 피드백 제어 및 상기 제2 피드백 제어, 또는 상기 제1 피드백 제어 및 상기 제3 피드백 제어를 독립적으로 전환 설정하여 행하게 하거나, 또는 선택적으로 병용하여 전환 설정하여 행하게 하는 캐스케이드 제어가 가능한, 플라즈마 처리 장치용 칠러 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 제1 피드백 제어와 상기 제2 피드백 제어 또는 상기 제3 피드백 제어의 가열 정도로 나타내는 열 부하 정보를 상기 냉동 사이클의 상기 전동식 압축기의 회전수 제어에 반영시켜 피드 포워드 제어를 더 행하는, 플라즈마 처리 장치용 칠러 장치.
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