TW201717275A - 電漿處理裝置用冷卻器裝置 - Google Patents

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Abstract

提供一種電漿處理裝置用冷卻器裝置，即使加工對象亦即作為電漿處理裝置中的目標之試料的表面積大，而兼作為試料台之下部電極為大型，仍保精度良好地做保溫控制，能夠將試料以要求之精度予以均一地蝕刻。該冷卻器裝置中，於套用在和具備了加熱裝置的冷媒循環連接之電漿處理裝置(400)的構成中，在兼作為當試料(404)的表面積大的情形下和其相對應之大型的試料台之下部電極(403)，附設有能夠將冷媒流路分歧而和冷媒循環以相連之方式連接之下部電極冷媒管的對於下部電極(403)之保溫部，針對從設置於保溫部的冷媒流路鄰近之溫度感測器檢測出的下部電極冷媒管冷媒檢測溫度，控制裝置將基於做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果而生成之加熱調整控制訊號傳輸給加熱裝置，以進行反饋控制而使得下部電極冷媒管冷媒檢測溫度成為設定溫度。

Description

電漿處理裝置用冷卻器裝置
本發明係帶有下述機能之冷卻器裝置，即，在冷卻用之冷凍循環與含有加熱用的加熱裝置之冷媒循環中共享作為熱交換器之蒸發器，並因應由使用者設定的設定溫度與連接至冷媒循環之加工對象(用戶端裝置)的加工對象溫度之溫度差而藉由控制裝置控制冷凍循環的電動式壓縮機的旋轉數、以及由和冷媒循環中的冷媒槽相連之泵浦所造成的冷媒流量及加熱裝置的加熱溫度以將加工對象保溫，詳言之，係有關將進行用來蝕刻作為目標之試料的電漿處理之電漿處理裝置套用為加工對象之電漿處理裝置用冷卻器裝置。
以往，一般的冷卻器(chiller)裝置中，有著下述電路構成，即，藉由冷卻用之冷凍循環與加熱用之冷媒循環而使冷媒在管內循環，並使作為保溫對象的負載之加工對象介入連接至冷媒循環的局部。冷凍循環，為下述電路構成之一次溫度調整電路，即，將冷媒氣體藉由電動式壓縮機予以壓縮成為高壓氣體而送往吐出側的冷凝器，在 冷凝器中將高壓氣體冷凝並經由減壓機構的膨脹閥使其減壓後送往蒸發器，在蒸發器中使已被減壓的低壓的氣液混合狀態之冷媒蒸發並使其被吸進壓縮機的吸入側，藉此再次重覆壓縮。冷媒循環，為下述電路構成之二次溫度調整電路，即，共享冷凍循環的蒸發器，將低壓的液體狀態的冷媒液藉由冷媒槽回收而儲蓄，並且使藉由冷媒槽中安裝之加熱裝置(加熱器)而適當加熱後的冷媒液介入加工對象再送回蒸發器。
此處的冷凍循環中具備之壓縮機的旋轉數，以及冷媒循環中具備之加熱裝置的加熱溫度及由和冷媒槽相連之泵浦所造成的冷媒流量，是藉由供使用者在規定的溫度範圍(例如-20℃~60℃)內做選擇性的溫度設定之控制裝置，因應設定溫度與加工對象溫度之溫度差而受到控制。在冷凍循環與冷媒循環中分別設有溫度感測器，由設於比冷媒循環的泵浦還靠加工對象側之處的溫度感測器來檢測加工對象溫度。
控制裝置中，會因應初始的設定溫度與加工對象溫度之溫度差來進行不同動作模式的控制。例如，當處於設定溫度比加工對象溫度還甚高的溫度差(例如超過10℃)之高溫設定時，因不需要冷凍循環的冷卻機能，故將壓縮機的旋轉數抑制成較低，而實施加熱機能優先之動作模式，亦即將冷媒循環的加熱裝置的加熱溫度設定成較高以便消弭溫度差。此外，當處於設定溫度比加工對象溫度還甚低的溫度差(例如超過10℃)之低溫設定時，因不需 要冷媒循環的加熱裝置所致之加熱機能，故不進行加熱裝置之加熱設定，而實施冷卻機能優先之動作模式，亦即將冷凍循環的壓縮機的旋轉數設定成較高以便消弭溫度差。又，當處於設定溫度和加工對象溫度相近的溫度差(例如5℃~10℃)較少之保溫設定時(包含上述加熱機能優先之動作模式或冷卻機能優先之動作模式持續實施而溫度差變少之情形及原先初始時即沒有溫度差之情形)，會實施加熱裝置所致之加熱機能與冷凍循環之冷卻機能兩者，具體而言是設計成使壓縮機的旋轉數自規定值略微增減變化、或是使加熱裝置的加熱自規定值略微增減變化以便消弭溫度差，來實施進行加熱機能及冷卻機能兩者之動作模式。
另外，就這類有關冷卻器裝置的對加工對象的保溫機能之周知技術而言，例如可舉出能夠橫跨廣溫度範圍穩定運轉，並能精度良好地控制冷卻劑(coolant)的溫度之「冷卻器裝置」(參照專利文獻1)，或不需要大型的加熱器，且能精度良好地控制冷卻劑的溫度之「冷卻器裝置」(參照專利文獻2)等。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-75919號公報
[專利文獻2]日本特開2008-75920號公報
另一方面，上述周知之冷卻器裝置的對加工對象的保溫機能，正被探討套用在各種領域中，例如也能夠做成藉由提升冷媒循環的加熱裝置中的加熱機能來使保溫上限溫度上昇之規格(例如80℃程度之規格)，在這樣的情形下，可將加工對象訂為半導體製造裝置，而套用在半導體蝕刻工程。
具體地說，作為半導體製造裝置之一例，若設想套用為為了將作為目標之試料即半導體晶圓在半導體蝕刻工程中予以蝕刻而進行電漿處理之電漿處理裝置的情形，在這樣的情形下，能夠舉例做成下述規格之情形，即，使冷媒管附設於兼作為試料台之下部電極而和冷媒循環以相連之方式連接，基於藉由溫度感測器檢測出的來自電漿處理裝置的冷媒吐出側的冷媒溫度的結果，控制裝置會在-20℃~80℃的溫度帶內基於冷媒的回流溫度來進行加熱裝置中的加熱程度的反饋控制、以及進行前饋控制，該前饋控制是使以加熱程度表示之熱負載資訊反映至冷凍循環的電動式壓縮機之旋轉數控制及由和冷媒循環的冷媒槽相連之泵浦所做之冷媒流量控制，並檢測輸入至控制系統的指令值或外擾以抵消影響。
這種規格的電漿處理裝置用冷卻器裝置，雖能運用上述專利文獻1或專利文獻2記載之技術來構築，但當試料為一般的半導體晶圓這樣表面積不太大的情形 下，兼作為試料台之下部電極亦只要同程度的大小即足夠，因此冷媒附設於電漿處理裝置內的下部電極而和冷媒循環以相連之方式連接之下部電極冷媒管的長度亦相對較短，即使因電漿處理之影響而有熱負載所造成之溫度變動，熱負載變動的傳遞也不會太慢，被檢測作為電漿處理裝置的冷媒吐出側的冷媒溫度之加工對象溫度可以以較高精度獲得，因此藉由控制裝置進行反饋控制以及前饋控制，藉此可精度良好地進行下部電極之保溫控制，藉由下部電極之保溫控制，能夠使電漿幾乎均一地生成而精度良好地蝕刻。
不過，當試料為例如玻璃基板系的平面顯示器(FPD)的情形這樣表面積大，而針對兼作為試料台之下部電極亦做成大型化的情形下，冷媒附設於電漿處理裝置內的下部電極而和冷媒循環以相連之方式連接之下部電極冷媒管的長度會相當地長，若因電漿處理之影響而有熱負載所造成之溫度變動，則熱負載變動的傳遞會較慢，被檢測作為電漿處理裝置的冷媒吐出側的冷媒溫度之加工對象溫度會變得難以以高精度獲得，因此即使藉由控制裝置進行反饋控制以及前饋控制，下部電極之保溫控制仍無法精度良好地進行，其結果，電漿生成會發生不均，而有無法將試料以要求之精度予以蝕刻這樣的問題。
本發明係為了解決這樣的問題點而研發，其技術性課題在於，提供一種電漿處理裝置用冷卻器裝置，即使加工對象亦即作為電漿處理裝置中的目標之試料的表 面積大，而兼作為試料台之下部電極為大型，仍保精度良好地做保溫控制，能夠將試料無不均地以要求之精度予以均一地蝕刻。
為達成上述技術性課題，本發明之基本構成的一者，係在冷卻用之冷凍循環與含有加熱用的加熱裝置之冷媒循環中共享作為熱交換器之蒸發器，並因應由使用者設定的設定溫度與連接至該冷媒循環之加工對象的加工對象溫度之溫度差而藉由控制裝置控制該冷凍循環的電動式壓縮機的旋轉數、以及由該冷媒循環中的和冷媒槽相連之泵浦所造成的冷媒流量及該加熱裝置的加熱溫度以將加工對象保溫，具有以上功能之同時，並且將進行用來蝕刻作為目標之試料的電漿處理之電漿處理裝置套用為該加工對象之電漿處理裝置用冷卻器裝置，其特徵為，電漿處理裝置，係在真空容器內具備：下部電極，供該試料載置而兼作為對應於當試料的表面積大的情形之大型的試料台；及下部電極冷媒管，包含附設於下部電極的和供試料載置之側相反側的面而能夠將冷媒流路分歧而將該下部電極保溫之保溫部，和冷媒循環以相連之方式連接；及下部電極冷媒管用冷媒溫度感測器，設於下部電極冷媒管的保溫部的冷媒流路鄰近，將檢測該下部電極冷媒管的冷媒溫度的結果輸出以作為示意加工對象溫度之下部電極冷媒管冷媒檢測溫度；另外具備：上部電極，在真空容器內配置成和 下部電極相向，並且一體地具有蓋部；及上部電極冷媒管，包含附設於上部電極而將該上部電極保溫之保溫部，和冷媒循環以相連之方式連接；及真空容器冷媒管，附設於真空容器的壁而和冷媒循環以相連之方式連接，並且包含將該真空容器的壁保溫之保溫部；及上部電極冷媒管用冷媒溫度感測器，設於上部電極冷媒管的保溫部的冷媒流路鄰近，將檢測該上部電極冷媒管的冷媒溫度的結果輸出以作為示意加工對象溫度之上部電極冷媒管冷媒檢測溫度；及真空容器冷媒管用冷媒溫度感測器，設於真空容器冷媒管的保溫部的冷媒流路鄰近，將檢測該真空容器冷媒管的冷媒溫度的結果輸出以作為示意加工對象溫度之真空容器冷媒管冷媒檢測溫度；冷媒循環，具備：加工對象吸入側溫度感測器，設於電漿處理裝置中的冷媒吸入側，將檢測冷媒回流溫度的結果輸出以作為冷媒回流檢測溫度；及加工對象吐出側溫度感測器，設於電漿處理裝置中的冷媒吐出側，將檢測冷媒吐出溫度的結果輸出以作為冷媒吐出檢測溫度；控制裝置，將基於針對藉由下部電極冷媒管用冷媒溫度感測器檢測出的下部電極冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果而生成之用來調整控制加熱裝置的加熱程度之加熱調整控制訊號傳輸給該加熱裝置來進行第1反饋控制以使該下部電極冷媒管冷媒檢測溫度成為設定溫度，並且為了使藉由加工對象吸入側溫度感測器檢測出的冷媒回流檢測溫度成為該設定值，將基於針對藉由該下部電極冷媒管用冷媒溫度感測器 檢測出的該下部電極冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果、針對藉由上部電極冷媒管用冷媒溫度感測器檢測出的上部電極冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果、以及針對藉由真空容器冷媒管用冷媒溫度感測器檢測出的真空容器冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果而分別生成之用來調整控制該加熱裝置的加熱程度之加熱調整控制訊號傳輸給該加熱裝置來進行第2反饋控制，或是為了使藉由加工對象吐出側溫度感測器檢測出的冷媒吐出檢測溫度成為該設定值，將基於針對藉由該下部電極冷媒管用冷媒溫度感測器檢測出的該下部電極冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果、針對藉由上部電極冷媒管用冷媒溫度感測器檢測出的上部電極冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果、以及針對藉由真空容器冷媒管用冷媒溫度感測器檢測出的真空容器冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果而分別生成之用來調整控制該加熱裝置的加熱程度之加熱調整控制訊號傳輸給該加熱裝置來進行第3反饋控制。
按照本發明之電漿處理裝置用冷卻器裝置，藉由上述構成，即使當加工對象亦即電漿處理裝置中的試料為平面顯示器(FPD)的情形這樣表面積大，而兼作為試 料台之下部電極為大型，仍能精度良好地做保溫控制，而能夠將試料無不均地以要求之精度予以均一地蝕刻。上述以外的課題、構成及效果，將藉由以下實施形態之說明而明朗。
100‧‧‧冷凍循環
101‧‧‧蒸發器(熱交換器)
102‧‧‧電動式壓縮機
103‧‧‧冷凝器
104‧‧‧膨脹閥
105‧‧‧機器控制單元
107、206‧‧‧變頻器
108‧‧‧第1旁通流路
109‧‧‧第2旁通流路
200、200-1~200-3‧‧‧冷媒循環
201、201-1、202-2‧‧‧冷媒槽
202、202-1~202-3‧‧‧加熱裝置(加熱器)
203、203-1~203-3‧‧‧泵浦
204‧‧‧流量檢測感測器
207‧‧‧加熱控制裝置
300‧‧‧冷卻裝置
400‧‧‧電漿處理裝置
401‧‧‧真空容器(腔室)
401a‧‧‧氣體吸入口
402‧‧‧上部電極(陽極電極)
403‧‧‧下部電極(陰極電極)
404‧‧‧試料(目標)
405‧‧‧射頻(RF)振盪器
406‧‧‧阻隔電容器
407‧‧‧發光檢測器
501A‧‧‧第1吸入用下部電極冷媒分歧管
501B‧‧‧第1吐出用下部電極冷媒分歧管
502A‧‧‧第2吸入用下部電極冷媒分歧管
502B‧‧‧第2吐出用下部電極冷媒分歧管
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‧‧‧保溫部
D‧‧‧排液口
EV1‧‧‧第1電子膨脹閥
EV2‧‧‧第2電子膨脹閥
EV3‧‧‧第3電子膨脹閥
P1‧‧‧壓力感測器
PSW‧‧‧壓力開關
SM1‧‧‧第1步進電動機
SM2‧‧‧第2步進電動機
SM3‧‧‧第3步進電動機
T1‧‧‧第1溫度感測器
T2‧‧‧第2溫度感測器
T3‧‧‧第3溫度感測器
T4‧‧‧第4溫度感測器
T5-1~T5-4‧‧‧下部電極冷媒管用溫度感測器
T6‧‧‧真空容器冷媒管用溫度感測器
T7‧‧‧上部電極冷媒管用溫度感測器
V1~V8‧‧‧閥
W‧‧‧加工對象
[圖1]本發明實施例之可套用在電漿處理裝置的冷卻器裝置的基本構成示意全體概略圖，包含冷媒循環中對加工對象之連接及冷凍循環中對冷凝器之冷卻裝置。
[圖2]作為圖1所示冷卻器裝置的加工對象之電漿處理裝置的概略構成示意圖。
[圖3]作為圖2所示電漿處理裝置的保溫對象之各部的保溫部與冷媒循環中的配管的連接處之概略構成示意圖。
[圖4]當將圖3中說明之電漿處理裝置的各部的保溫部連接至冷媒循環的情形下所必需之系統別之冷媒循環的概略構成示例圖。
以下，針對本發明之電漿處理裝置用冷卻器裝置，舉出實施例，參照圖面詳細說明之。
[實施例]
圖1為本發明實施例之可套用在電漿處理裝置的冷卻器裝置的基本構成示意全體概略圖，包含冷媒循環200中對加工對象W之連接及冷凍循環100中對冷凝器103之冷卻裝置300。
參照圖1，此冷卻器裝置，如習知般是將作為保溫對象之各種裝置訂為加工對象W，同樣地有著用來供使用者(user)在規定的溫度範圍(例如-20℃~130℃)內選擇性地做溫度設定並保溫之機能。此處，係具備：冷卻用之冷凍循環100；及加熱用之冷媒循環200，其共享冷凍循環100中具備之蒸發器(熱交換器)101；及由機器控制單元105所成之控制裝置，其將介入連接至冷媒循環200中而作為保溫對象之各種裝置(負載)訂為加工對象W，供使用者在規定的溫度範圍內做選擇性的溫度設定，並且備有用來因應藉由未圖示之使用者用的操作部而由使用者所設定的設定溫度與藉由設於冷媒循環200的靠加工對象W側處之第1溫度感測器T1所檢測出的加工對象溫度之溫度差，來控制冷凍循環100中具備之電動式壓縮機102的旋轉數、以及對冷媒循環200中具備之冷媒的加熱用之加熱裝置(加熱器)202中的加熱溫度之CPU、ROM、RAM、IO等；藉由冷凍循環100及冷媒循環200使冷媒在管內循環而有著將加工對象W保溫之機能。
另外，此處用來檢測加工對象溫度的第1溫度感測器T1，是設於從冷媒循環200中具備之加熱裝置202吸引冷媒之泵浦203的冷媒吐出側，且設於靠加工對 象W之冷媒流入側而檢測冷媒循環側冷媒溫度並送出至機器控制單元105，但除此之外，亦可設計成將來自設於蒸發器101的冷媒吸入側且設於靠加工對象W之冷媒流出側的第4溫度感測器T4的冷媒檢測溫度輸入至機器控制單元105，併用雙方的檢測結果來檢測加工對象溫度。針對此處的第1溫度感測器T1及第4溫度感測器T4，係要求很高的溫度檢測精度，因此較佳是使用運用了白金測溫電阻體之Pt感測器。
當中，冷凍循環100，為下述電路構成之一次溫度調整電路，即，將冷媒的氣體藉由電動式壓縮機102予以壓縮成為高壓氣體而送往吐出側的冷凝器103，在冷凝器103中將高壓氣體冷凝並經由減壓機構的膨脹閥104使其減壓後送往蒸發器101，在蒸發器101中使已被減壓的低壓氣體蒸發並使其被吸進電動式壓縮機102的吸入側，藉此再次重覆壓縮。此外，此處配備有冷卻裝置300，其構造為以折返配管的方式對冷凝器103連接，攝入冷卻水將冷凝器103內冷卻後再經由設於出口側的管之閥V7送回外部，並設計成因應在壓力開關PSW的ON狀態下藉由連接至冷凝器103的吐出側之壓力而檢測出的結果來控制閥V7的開關，以控制在配管內流動之冷卻水的流量。另，設於閥V7的吸入側之閥V6，為排水用之閥。另外，此處說明之由冷卻裝置300所達成的對冷凝器103之冷卻機能，亦可作成為使用冷卻風扇而以冷風冷卻之構成。
冷媒循環200，為下述電路構成之二次溫度調整電路，即，共享冷凍循環100的蒸發器101，將冷媒液藉由冷媒槽201回收而儲蓄，並且藉由冷媒槽201中安裝之加熱裝置202將冷媒液適當加熱，或是不予加熱而使從加熱裝置202藉由泵浦203吸引出的冷媒液介入加工對象W再送回蒸發器101。
此外，連接至機器控制單元105之加熱控制裝置207，是因應設定溫度與藉由第1溫度感測器T1檢測出的加工對象溫度之溫度差，從機器控制單元105接受控制而控制加熱裝置202所致之加熱溫度。
又，在泵浦203中的冷媒液的流出側配管設有流量檢測感測器204，藉由此流量檢測感測器204檢測出的冷媒液的流量會被輸入至機器控制單元105而進行流量表示，依該值而以手動閥調整冷媒液的吸引量以便在適當的流量下使用。如此一來，在冷媒槽201內，冷媒液會藉由邏輯閥(LG)而被保持在幾乎一定量。
再者，設於蒸發器101的冷媒吐出側的管之閥V1與設於和冷媒槽201連接的管之閥V2，係被連接至共通的配管，和排液處理用之排液口D相連以供排液用途使用。除此之外，設於加工對象W中的冷媒液的流入側配管之閥V3與設於流出側配管之閥V4，主要是供當將加工對象W以配管連接至冷媒循環200的局部時防止冷媒液洩漏用途使用。
以上說明之冷卻器裝置的細部構成，和習知 製品共通，係藉由機器控制單元105因應初始的設定溫度與加工對象溫度之溫度差來進行不同動作模式的控制，同樣地，當處於設定溫度比加工對象溫度還甚高的溫度差(例如超過10℃)之高溫設定時，因不需要冷凍循環100的冷卻機能，故將電動式壓縮機102的旋轉數抑制成較低，而實施加熱機能優先之動作模式，亦即將冷媒循環200的加熱裝置202的加熱溫度設定成較高以便消弭溫度差；當處於設定溫度比加工對象溫度還甚低的溫度差(例如超過10℃)之低溫設定時，因不需要冷媒循環200的加熱裝置202所致之加熱機能，故不進行加熱裝置202之加熱設定，而實施冷卻機能優先之動作模式，亦即將冷凍循環100的電動式壓縮機102的旋轉數設定成較高以便消弭溫度差。
針對其他的機能構成，為由本申請人以日本特願2014-033013(特許5721875)所提出之內容，係有關下述技術，即，當處於設定溫度和加工對象溫度相近的溫度差(例如5℃~10℃)較少之保溫設定時，特別是處於冷凍循環100中的蒸發器101的冷媒吸入側與冷媒吐出側之冷媒溫度差幾乎不存在的狀態下，改善明明沒有必要使冷媒流至蒸發器101但電動式壓縮機102卻持續動作之構造及機能。
本發明之主旨，係有關當使後述電漿處理裝置套用為圖1所示冷卻器裝置的加工對象W的情形下之機能構成，但在其說明之前，為有助於理解本發明，先行 說明該電動式壓縮機102的負載應對技術。
具體而言，此冷卻器裝置中作為第1個特徵的是下述要點，即，具有第2溫度感測器T2，該第2溫度感測器T2設於冷媒循環200中的蒸發器101的冷媒吐出側且設於相對於加熱裝置202之冷媒流入的前方側而檢測冷媒溫度，當處於設定溫度和加工對象溫度相近的溫度差(例如5℃~10℃)較少之保溫設定時，機器控制單元105針對藉由第2溫度感測器T2檢測出的冷媒循環側冷媒檢測溫度進行包含比例、積分、微分在內之PID演算，機器控制單元105輸出基於PID演算的結果而生成之用來驅動電動式壓縮機102的對於變頻器107之驅動控制訊號，因應加工對象溫度將電動式壓縮機102中的壓縮機旋轉數控制在一定的範圍。另外，針對此處的第2溫度感測器T2同樣地，係要求很高的溫度檢測精度，因此較佳是使用運用了白金測溫電阻體之Pt感測器。
按照該機能構成，即使當設定溫度與加工對象溫度之溫度差小，且冷凍循環100中的蒸發器101的冷媒吸入側與冷媒吐出側之溫度差幾乎不存在的情形下，仍可使其進行運轉而不對電動式壓縮機102造成過負載，將蒸發器101中流動之冷媒量保持適當，獲得穩定做保溫動作之機能。
此外，上述冷卻器裝置中作為第2個特徵的是下述要點，即，具有第1電子膨脹閥EV1，該第1電子膨脹閥EV1介入連接至冷凍循環100中的蒸發器101的 冷媒吸入側而藉由第1步進電動機SM1受到驅動，機器控制單元105針對藉由第1溫度感測器T1檢測出的加工對象溫度進行包含比例、積分、微分在內之PID演算，機器控制單元105藉由基於該PID演算的結果而生成之脈衝訊號來驅動第1步進電動機SM1，藉此控制第1電子膨脹閥EV1中的開關而控制冷媒流量。
按照該機能構成，除先前的電動式壓縮機102的旋轉數控制之外，還能另行適當地控制冷凍循環100中另行被吸入至蒸發器101之冷媒量，可獲得更加穩定做保溫動作之機能。另外，機器控制單元105中，較佳是基於藉由第1溫度感測器T1與上述第4溫度感測器T4(設於冷媒循環200中的蒸發器101的冷媒吸入側且相對於加工對象W的冷媒流出側而檢測冷媒溫度)檢測出的冷媒溫度之差值來算出加工對象W側的熱負載量，利用熱負載量的算出結果來修正基於藉由第2溫度感測器T2檢測出的冷媒溫度而做PID演算之結果之後，進行用來使第1電子膨脹閥EV1中的開度控制的響應性提升之前饋控制(對於熱輸入之前饋控制)。若加上該機能構成，便能因應冷凍循環100中的加工對象W側的熱負載量而進行正確的冷媒流量之控制。
又，上述冷卻器裝置中作為第3個特徵的是下述要點，即，具有：第3溫度感測器T3，設於電動式壓縮機102的冷媒吸入側，且設於蒸發器101的冷媒吐出側且相對於冷凝器103之冷媒吐出側，用來檢測冷凍循環 100中的冷媒溫度；及冷媒旁通用之第1旁通流路108，將位於蒸發器101的冷媒吸入側且比第1電子膨脹閥EV1還靠冷凍循環100中具備之冷凝器103側之處與蒸發器101的冷媒吐出側予以相連，並且供藉由第2步進電動機SM2而受到驅動之第2電子膨脹閥EV2介入連接；機器控制單元105針對藉由第3溫度感測器T3檢測出的冷凍循環側冷媒溫度進行包含比例、積分、微分在內之PID演算，機器控制單元105藉由基於該PID演算的結果而生成之脈衝訊號來驅動第2步進電動機SM2，藉此控制第2電子膨脹閥EV2中的開關而控制第1旁通流路108中的冷媒流量。另外，此處的第3溫度感測器T3，不要求如第2溫度感測器T2程度般很高的檢測精度，因此考量製造成本較佳是使用運用了一般的熱電偶之熱電偶感測器。按照該機能構成，除先前的電動式壓縮機102的旋轉數控制或吸入至蒸發器101的冷媒量的控制之外，還能夠另行控制冷凍循環100中使用了第1旁通流路108之冷媒的旁通流量，因此能夠更進一步細微地控制對蒸發器101之冷媒流入量，保溫動作之機能會顯著提升。
再者，上述冷卻器裝置中作為第4個特徵的是下述要點，即，具有：壓力感測器P1，設於冷凍循環100中的電動式壓縮機102的冷媒吸入側而檢測冷媒壓力；及冷媒旁通用之第2旁通流路109，將位於比第1電子膨脹閥EV1還靠蒸發器101的冷媒吸入側之處與電動式壓縮機102的冷媒吐出側予以相連，並且供藉由第3步 進電動機SM3而受到驅動之第3電子膨脹閥EV3介入連接；機器控制單元105針對藉由壓力感測器P1檢測出的冷媒壓力進行包含比例、積分、微分在內之PID演算，機器控制單元105藉由基於該PID演算的結果而生成之脈衝訊號來驅動第3步進電動機SM3，藉此控制第3電子膨脹閥EV3中的開關而控制第2旁通流路109中的冷媒流量。
按照該機能構成，除先前的電動式壓縮機102的旋轉數控制或吸入至蒸發器101的冷媒量的控制、使用了第1旁通流路108之冷媒的旁通流量的控制之外，還能夠更另行控制冷凍循環100中使用了第2旁通流路109之冷媒的旁通流量，因此能夠極細微地控制對蒸發器101之冷媒流入量，保溫動作之機能會變得極為良好。另外，此處的第2旁通流路109，係用來防止當冷卻負載少的情形下冷媒不會完全氣化而以液狀態被吸入至電動式壓縮機102，而擔任熱氣旁通電路的任務，亦即使高溫、高壓狀態的冷媒氣體(熱氣(hot gas))旁通藉此使冷卻量降低。除此之外，當如此處的冷凍循環100般具有冷媒旁通用之第2旁通流路109的情形下，較佳是設計成藉由機器控制單元105，藉由針對基於藉由上述第3溫度感測器T3(設於冷凍循環100中的電動式壓縮機102的冷媒吸入側且設於相對於冷凝器103的冷媒吐出側而檢測冷媒溫度)檢測出的冷媒溫度進行包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果而生成之脈衝訊號來驅動第3步進電動機SM3，藉此 控制第3電子膨脹閥EV3中的開關，並且輸出為了將第3電子膨脹閥EV3中的開度保持在規定量而生成之用來驅動電動式壓縮機102的對於變頻器107之驅動控制訊號，以便因應加工對象溫度將電動式壓縮機102中的壓縮機旋轉數控制在一定的範圍。若加上該機能構成，則會精度良好地因應冷凍循環100中的熱負載來實施電動式壓縮機102的壓縮機旋轉數控制，因此可更加高可靠性地進行冷凍循環100中的冷媒流量之控制。
不過，針對第4個特徵，於機器控制單元105做PID演算時，亦可設計成將和藉由壓力感測器P1檢測出的冷媒壓力相對應之冷凍循環100側的冷媒飽和溫度以近似曲線予以置換而算出，並藉由使用者所做的設定變更來將算出的冷凍循環100側的冷媒溫度調成比設定溫度還低規定的溫度範圍(例如-4℃~-50℃)量，使其進行相對於初始的設定溫度而言之自動溫度設定控制，作為該自動溫度設定控制，係進行對第3電子膨脹閥EV3做開關控制而達成之第2旁通流路109中的冷媒流量之控制。另外，此處的和冷媒壓力相對應之冷媒飽和溫度的近似曲線，可事先做成表格形式的變換值而存儲於機器控制單元105中具備之ROM等，為能夠藉由CPU等讀出之物。
按照該機能構成，當處於設定溫度和加工對象溫度相近的溫度差(例如5℃~10℃)較少之保溫設定時，使用者所做的設定變更下之自動溫度設定控制中，上述機器控制單元105中的電動式壓縮機102的壓縮機旋轉 數的PID演算結果之控制、對第2電子膨脹閥EV2做開關控制而達成之第1旁通流路108中的PID演算結果的冷媒流量之控制、以及對第3電子膨脹閥EV3做開關控制而達成之第2旁通流路109中的PID演算結果的冷媒流量之控制係為個別之機能，但亦可將它們組合而令其受控制。在這樣的情形下，特別能夠從電動式壓縮機102的高壓吐出側經由第2旁通流路109對第3電子膨脹閥EV3做開關控制來使冷媒效率良好地流往蒸發器101的冷媒吸入側，因此當發生必須對加工對象W急速冷卻的事態的情形下，能夠使冷凍循環100中的冷凍機能獨自提升，其結果，就使用者用之機能而言能夠前所未有地將加工對象W效率良好地冷卻。
以上說明之上述冷卻器裝置的細部構成，針對冷卻裝置300或冷媒循環200、或是控制裝置的任一者皆可做各種變更，例如構成控制裝置之機器控制單元105，可由單一的印刷電路基板(PCB)所構成，或是設計成機能分割成2片以上的基板之構成，因此並不限定於揭示之物。
不過，當使電漿處理裝置套用為上述冷卻器裝置中的加工對象W之機能構成的情形下，其技術性要旨在於，以藉由增設冷媒循環200的加熱裝置202等來提高加熱機能藉此使保溫上限溫度上昇之規格(例如超過100℃之保溫上限溫度130℃程度之規格)為前提，基於檢測在分歧成電漿處理裝置中的訂為保溫對象之各部的系統 數份量之配管中循環流動之冷媒的溫度的結果，機器控制單元105對各系統的冷媒循環200中的加熱裝置202之加熱程度做反饋控制，而對訂為電漿處理裝置的保溫對象之各部做保溫控制。除此之外，還需要使以各系統的冷媒循環200中的加熱裝置202的加熱程度來表示之熱負載資訊反映至冷凍循環100的電動式壓縮機102之旋轉控制而進行前饋控制之機能，但針對冷凍循環100側的電動式壓縮機102的負載對策之機能構成若有成本上的限制等，則設計成簡化之構成亦無妨。例如針對圖1所示冷凍循環100中的第1旁通流路108或第2旁通流路109之機能構成，設計成不具備它們之構成亦無妨。
圖2為作為上述冷卻器裝置的加工對象W之電漿處理裝置400的概略構成示意圖。
參照圖2，此電漿處理裝置400，係為了將作為目標之試料404予以蝕刻而進行電漿處理之物，本實施例中是設想套用在當試料404為玻璃基板系的平面顯示器(FPD)的情形這樣表面積大的情形，其構成為，在真空容器(腔室)401內具備：下部電極(陰極電極)403，供試料404載置而兼作為和其相對應之大型的試料台，並且與蓋部結合；及圖2中省略圖示之下部電極冷媒管，包含附設於下部電極403的和供試料404載置之側相反側的面而能夠將冷媒流路分歧而將下部電極403保溫之保溫部，和冷媒循環200以相連之方式連接；及省略圖示之下部電極冷媒管用溫度感測器，設於下部電極冷媒管的保溫部鄰近， 將檢測下部電極冷媒管的冷媒溫度的結果輸出以作為示意加工對象溫度之下部電極冷媒管冷媒檢測溫度；及上部電極(陽極電極)402，配置成和下部電極403相向，並且一體地具有蓋部；及圖2中省略圖示之上部電極冷媒管，包含以涵括蓋部之方式附設於上部電極402而將上部電極402保溫之保溫部，和冷媒循環200以相連之方式連接；及省略圖示之上部電極冷媒管用溫度感測器，設於上部電極用冷媒管的鄰近，將檢測上部電極冷媒管的冷媒溫度的結果輸出以作為示意加工對象溫度之上部電極冷媒管冷媒檢測溫度；另外，在真空容器401的壁附設有圖2中省略圖示之真空容器冷媒管，其包含和冷媒循環200以相連之方式連接而將真空容器401的壁保溫之保溫部，並且在此真空容器冷媒管的保溫部鄰近設有真空容器冷媒管用溫度感測器，其將檢測真空容器冷媒管的冷媒溫度的結果輸出以作為示意加工對象溫度之真空容器冷媒管冷媒檢測溫度。
此外，在真空容器401設有用來導入蝕刻用的活性氣體(反應性氣體)之氣體吸入口401a，上部電極402透過朝外部延伸之蓋部而包含接地(GND)處，供射頻(RF)振盪器405及阻隔電容器406介入，透過下部電極403的朝外側延伸之蓋部而對下部電極403以環狀地電性連接。又，在設於和真空容器401的氣體吸入口401a相向的壁的規定處之窗的鄰近，設有發光檢測器407，其能夠監視當將蝕刻用的反應性氣體從氣體吸入口401a導入 至真空容器401內，在上部電極402與下部電極403之間藉由未圖示之電源以射頻施加高電壓而在賦予規定的電位差之狀態下使反應性氣體電離，令蝕刻用的電漿生成而以電漿處理進行蝕刻時之發光狀態。
另外，在藉由電漿處理而活性氣體被電離之狀態下，活性氣體的正離子會被拉向陰極電極的下部電極403的試料404而供蝕刻，但電子則會做許多種行為，除了朝向試料404者以外，還有透過上部電極402而被接地者、或有相當一部分透過下部電極403而在阻隔電容器406供電荷蓄電而被貯存。
此處的電漿處理裝置400的情形中，在供試料404載置之下部電極403，附設有對於下部電極403之保溫部，該保溫部能夠將和冷媒循環200以相連之方式連接之下部電極冷媒管的冷媒流路予以分歧，而從設置於保溫部鄰近之下部電極冷媒管用溫度感測器所檢測出的下部電極冷媒管冷媒檢測溫度，會被傳送至構成控制裝置之機器控制單元105，因此藉由機器控制單元105基於將來自下部電極冷媒管用溫度感測器的下部電極冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果，生成用來對加熱裝置202的加熱程度做調整控制之加熱調整控制訊號並傳送至機器控制單元105，機器控制單元105將加熱調整控制訊號傳輸給加熱裝置202，藉此便能使進行第1反饋控制(亦可稱為外部控制(external control))，以使下部電極冷媒管冷媒檢測溫度成為設定溫度。
若使其帶有這樣的第1反饋控制機能，則即使電漿處理裝置400中的試料404為平面顯示器(FPD)的情形這樣表面積大，而兼作為試料台之下部電極403為大型，前往下部電極403之包含保溫部在內的下部電極冷媒管的長度相當地長，因電漿處理之影響而有熱負載所造成之溫度變動，仍可迅速地進行熱負載變動的傳遞之檢測，機器控制單元105基於該檢測結果進行對於加熱裝置202的加熱程度之反饋控制，並且進行前饋控制，該前饋控制是基於以該加熱程度來表示之熱負載資訊，令其反映至透過變頻器107達成之冷凍循環100的電動式壓縮機102之旋轉數控制及透過變頻器206達成之由和冷媒循環200的冷媒槽201相連之泵浦203所做之冷媒流量控制，藉此，能夠對下部電極403精度良好地做保溫控制，其結果，便能夠將試料404無不均地以要求之精度予以均一地蝕刻。如此一來，也會以高精度獲得由檢測電漿處理裝置400的冷媒吐出側的冷媒溫度之第4溫度感測器T4所得之加工對象溫度。另外，此處的冷媒循環200中的第4溫度感測器T4，是設於電漿處理裝置400中的冷媒吐出側，將檢測冷媒吐出溫度的結果輸出以作為冷媒吐出檢測溫度而發揮加工對象吐出側溫度感測器之機能。
另外，實用上，若下部電極403為大型，則針對下部電極冷媒管的對於下部電極403之保溫部，較佳是在內部設有由蛇行狀的流路孔所成之冷媒流路，並且是將對冷媒有耐腐蝕性而具有耐熱性之平板構件組裝複數個 而構成。在此情形下，下部電極冷媒管會成為複合構造，即，在冷媒循環200側分歧出的分歧管通過真空容器401將平板構件中的流路孔的成為冷媒出入口之處藉由配管予以結合。針對下部電極冷媒管的分歧的規格，係設計成在冷媒循環200中的第1溫度感測器T1的冷媒流動的下游側且在加工對象W的電漿處理裝置400的冷媒吸入側之處分歧，針對分歧的匯流則是在電漿處理裝置400的冷媒吐出側且在第4溫度感測器T4的冷媒流動的上游側之處匯流。
這樣的情形下，下部電極冷媒管用冷媒溫度感測器，理想是包含設於平板構件中的靠近下部電極403的中心處的流路孔(冷媒流路)鄰近之主感測器、及設於遠離中心處的流路孔(冷媒流路)鄰近之副感測器而設置複數個，然後，機器控制單元105基於針對藉由該些下部電極冷媒管用溫度感測器分別檢測出的下部電極冷媒管冷媒檢測溫度而做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果來生成加熱調整控制訊號，機器控制單元105將生成的加熱調整控制訊號傳輸給加熱裝置202以供第1反饋控制。
若像這樣從分歧出的下部電極冷媒管的保溫部的冷媒流路鄰近之各處取得下部電極冷媒管冷媒檢測溫度並進行基於生成的加熱調整控制訊號之第1反饋控制，則會更加正確地進行下部電極403之熱負載變動的傳遞之檢測，並能夠該檢測結果精度良好地反映至對加熱裝置202的加熱程度之反饋控制，因此可對下部電極403更加 精度良好地做保溫控制，其結果，便能將試料404以更加高精度均一地蝕刻。
圖3為作為上述電漿處理裝置400的保溫對象之各部的保溫部501C、502C、503C、504C與冷媒循環200中的配管的連接處之概略構成示意圖。此外，圖4為當將電漿處理裝置400的各部的保溫部連接至冷媒循環200的情形下所必要之系統別之冷媒循環200-1~200-3的概略構成示例圖。
首先參照圖3，藉由與冷媒循環200之連接關係而附設於下部電極403而和冷媒循環200以相連之方式連接之下部電極冷媒管，針對由2個平板構件所成而能夠將冷媒流路分歧之保溫部501C、502C，係構成為具備：以配管來表示之第1吸入用下部電極冷媒分歧管501A、第1吐出用下部電極冷媒分歧管501B(對應於圖4中的系統3的冷媒循環200-3)，其與接合至下部電極403的一半而設置之保溫部501C的流路孔(冷媒流路)的成為冷媒出入口之處結合；及以配管來表示之第2吸入用下部電極冷媒分歧管502A、第2吐出用下部電極冷媒分歧管502B(對應於圖4中的系統3的冷媒循環200-3)，其與接合至下部電極403的另一半而設置之保溫部502C的流路孔(冷媒流路)的成為冷媒出入口之處結合。各配管的管長L均為最大(max)20m之規格。藉由這樣的構成，保溫部501C中，冷媒朝圖3中的右方向從下部電極403的周緣部朝向中央附近流動，且保溫部502C中，冷媒朝圖3中的左方向從 下部電極403的周緣部朝向中央附近流動，藉此將下部電極403保溫。
除此之外，在保溫部501C中的冷媒流路鄰近的靠近下部電極403的中心之處的對應部分，設有作為主感測器之下部電極冷媒管用冷媒溫度感測器T5-1，而在遠離其之周邊部分設有作為副感測器之下部電極冷媒管用冷媒溫度感測器T5-2，在保溫部502C中的冷媒流路鄰近的靠近下部電極403的中心之處的對應部分，設有作為主感測器之下部電極冷媒管用冷媒溫度感測器T5-3，而在遠離其之周邊部分設有作為副感測器之下部電極冷媒管用冷媒溫度感測器T5-4(副感測器)。此處的下部電極冷媒管用冷媒溫度感測器T5-n，亦可使其運用圖示以外的構成，如設計成在和下部電極403的中央附近相對應之保溫部501C、502C的冷媒流路鄰近單獨設置主感測器之構成，或是設計成更在和下部電極403的四隅附近相對應之保溫部501C、502C的冷媒流路鄰近設置副感測器之構成等。
系統3的冷媒循環200-3，參照圖4，加熱裝置202-3對於專用的冷媒槽201-2(與系統2的冷媒循環200-2的加熱裝置202-2共享)係透過配管而相隔距離地連接，而在加熱裝置202-3與蒸發器101之間設有專用的第2溫度感測器T2-3，並且具有透過加熱裝置202-3的外殼而從冷媒槽201-2吸引冷媒之專用的泵浦203-3，此外，在專用的第1溫度感測器T1-3的下游側設有第1吸入用 下部電極冷媒分歧管501A及第2吸入用下部電極冷媒分歧管502A之分歧處，且在專用的第4溫度感測器T4-3的上游側分別隔著冷媒流量調節用的閥而設有第1吐出用下部電極冷媒分歧管501B及第2吐出用下部電極冷媒分歧管502B之分歧的匯流處。
此外，附設於上部電極402而和冷媒循環200以相連之方式連接之上部電極冷媒管中，由於上部電極402是以一體地具有蓋部之構成而組裝於真空容器401的壁，因此針對在真空容器401的天花板側的上部壁部內設有由蛇行狀的流路孔所成的冷媒流路之保溫部503C，係構成為具備以配管來表示之吸入用上部電極冷媒管503A以及吐出用上部電極冷媒管503B(對應於圖4中的系統2的冷媒循環200-1)，其與該流路孔(冷媒流路)的成為冷媒出入口之處結合。針對此處的各配管，同樣地管長L均為最大(max)20m之規格。藉由這樣的構成，保溫部503C中，冷媒朝圖3中的右方向流動，以上部電極402的蓋部作為傳遞媒介而將上部電極402的本體保溫。
除此之外，在保溫部503C中的冷媒流路鄰近的規定處，設有上部電極冷媒管用冷媒溫度感測器T7。針對此處的上部電極冷媒管用冷媒溫度感測器T7，同樣地亦可設計成設置複數個而令其分散於天花板側的上部壁部之構成。
另外，當在真空容器401的天花板側的上部壁部內未設有冷媒流路的情形下，亦可設計成如附設於下 部電極403的平板構件的情形般以設有蛇行狀的流路孔之另一平板構件來代用而設置於天花板側的上部壁部，或是令其附設於上部電極的蓋部側。
系統1的冷媒循環200-1，參照圖4，專用的加熱裝置202-1對於專用的冷媒槽201-1係透過配管而相隔距離地連接，而在加熱裝置202-1與蒸發器101之間設有專用的第2溫度感測器T2-1，並且具有透過加熱裝置202-1的外殼而從冷媒槽201-1吸引冷媒之專用的泵浦203-1，此外，在專用的第1溫度感測器T1-1的下游側設有第1吸入用上部電極冷媒管503A，且在專用的第4溫度感測器T4-1的上游側隔著冷媒流量調節用的閥而設有吐出用上部電極冷媒管503B。
又，附設於真空容器401的壁而和冷媒循環200以相連之方式連接之真空容器冷媒管中，針對以在真空容器401的側壁部內巡迴之方式設有由流路孔所成的冷媒流路之保溫部504C，係構成為具備以配管來表示之吸入用真空容器冷媒管504A、吐出用真空容器冷媒管504B(對應於圖4中的系統1的冷媒循環200-2)，其與該流路孔(冷媒流路)的成為冷媒出入口之處結合。針對此處的各配管，同樣地管長L均為最大(max)20m之規格。藉由這樣的構成，保溫部504C中，冷媒朝圖3中的下方向一面在真空容器401的側壁部內巡迴一面流動，而將真空容器401的側壁全體保溫。
除此之外，在保溫部503C中的冷媒流路鄰近 的規定處，設有真空容器冷媒管用冷媒溫度感測器T6。針對此處的真空容器冷媒管用冷媒溫度感測器T6，同樣地亦可設計成設置複數個而令其分散於側壁部內之構成。
另外，當在真空容器401的側壁部未設有冷媒流路的情形下，亦可設計成如上部電極402中說明的平板構件的情形般以設有巡迴狀的流路孔之另一大型平板構件來代用，而令其附設於真空容器401的側壁部。
系統2的冷媒循環200-2，參照圖4，是與系統3的冷媒循環200-3共享冷媒槽201-2，加熱裝置202-2對此透過配管而相隔距離地連接，而在加熱裝置202-2與蒸發器101之間設有專用的第2溫度感測器T2-2，並且具有透過加熱裝置202-2的外殼而從冷媒槽201-2吸引冷媒之專用的泵浦203-2，此外，在專用的第1溫度感測器T1-2的下游側設有吸入用真空容器冷媒管504A，且在專用的第4溫度感測器T4-2的上游側隔著冷媒流量調節用的閥而設有吐出用真空容器冷媒管504B。
就電漿處理裝置400中的各部的保溫控制的基準而言，能夠舉例下述情形，即，下部電極冷媒管的第1吸入用下部電極冷媒分歧管501A及第1吐出用下部電極冷媒分歧管501B、與第2吸入用下部電極冷媒分歧管502A及第2吐出用下部電極冷媒分歧管502B，是被設定以0~110℃的溫度範圍保溫，而針對對於下部電極403之保溫部501C、502C則是以30℃程度維持保溫。此外，能夠舉例下述情形，即，吸入用上部電極冷媒管503A及 吐出用上部電極冷媒管503B是被設定以20~110℃的溫度範圍保溫，吸入用真空容器冷媒管504A及吐出用真空容器冷媒管504B是被設定以20~130℃的溫度範圍保溫。
不過，實施例之冷卻器裝置中的各系統的冷媒循環200-1~200-3中，第1溫度感測器T1-1~T1-3是設於電漿處理裝置400中的冷媒吸入側而發揮將檢測冷媒回流溫度的結果輸出以作為冷媒回流檢測溫度之加工對象吸入側溫度感測器之機能，因此為了使藉由加工對象吸入側溫度感測器(第1溫度感測器T1-1~T1-3)檢測出的冷媒回流檢測溫度成為設定值，上述機器控制單元105係基於針對藉由下部電極冷媒管用冷媒溫度感測器T5-1~T5-4檢測出的下部電極冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果(系統3的PID演算結果)、針對藉由上部電極冷媒管用冷媒溫度感測器T7檢測出的上部電極冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果(系統1的PID演算結果)、以及針對藉由真空容器冷媒管用冷媒溫度感測器T6檢測出的真空容器冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果(系統2的PID演算結果)，分別生成用來調整控制加熱裝置202的加熱程度之加熱調整控制訊號，機器控制單元105將生成的加熱調整控制訊號傳輸給加熱裝置202便能使進行第2反饋控制(亦可稱為回傳控制(return control))。
若使其帶有這樣的第2反饋控制機能，則實際上，冷媒回流檢測溫度會與對作為加工對象W之電漿處理裝置400訂定目標的設定溫度之間的差異少，藉此，不僅下部電極403或上部電極402，包含真空容器401的壁在內之電漿處理裝置400全體之保溫控制便可正確地進行，當與先前的第1反饋控制機能併用來做成迴圈控制(loop control)之構成而套用在級聯控制(cascade control)的情形下，對於下部電極403之保溫控制的追蹤性會特別優良，因此能夠將熱負載變動迅速地反饋而極度地提高對於下部電極403之保溫控制的響應性。其結果，便可以周知技術所無法預知之程度將試料404以高精度均一地蝕刻。
又，針對上述第4溫度感測器T4-1~T4-3亦同樣地，是設於電漿處理裝置400中的冷媒吐出側而發揮將檢測冷媒吐出溫度的結果輸出以作為冷媒吐出檢測溫度之加工對象吐出側溫度感測器之機能，因此同樣地為了使藉由加工對象吐出側溫度感測器(第4溫度感測器T4-1~T4-3)檢測出的冷媒吐出檢測溫度成為設定值，上述機器控制單元105係基於針對藉由下部電極冷媒管用冷媒溫度感測器T5-1~T5-4檢測出的下部電極冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果(系統3的PID演算結果)、針對藉由上部電極冷媒管用冷媒溫度感測器T7檢測出的上部電極冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果(系統1的PID演算結果)、以及針對藉由真空容器冷媒管用冷媒溫 度感測器T6檢測出的真空容器冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果(系統2的PID演算結果)，分別生成用來調整控制加熱裝置202的加熱程度之加熱調整控制訊號，機器控制單元105將生成的加熱調整控制訊號傳輸給加熱裝置202便能使進行第3反饋控制(亦可稱為供應控制(supply control))。
若使其帶有這樣的第3反饋控制機能，則冷媒吐出檢測溫度與對作為加工對象W之電漿處理裝置400訂定目標的設定溫度之間的差異會有如冷媒回流檢測溫度般少，藉此，如同先前使其帶有第2反饋控制機能的情形般，電漿處理裝置400全體之保溫控制可正確地進行，若與先前的第1反饋控制機能併用來做成迴圈控制之構成而套用在級聯控制，則可將熱負載變動相當快速地反饋而提高對於下部電極403之保溫控制的響應性，同樣地可以周知技術無法預期之程度將試料404高精度地均一蝕刻。
另外，實施例之電漿處理裝置用冷卻器裝置中，例如可將機器控制單元105中的第1反饋控制與第2反饋控制或第3反饋控制獨立地切換設定來令其進行，或是可做級聯控制亦即選擇性地併用而切換設定來令其進行，此外還可使其帶有下述機能，即，使以第1反饋控制與第2反饋控制或第3反饋控制的加熱程度來表示之熱負載資訊反映至冷凍循環100的電動式壓縮機102的旋轉數控制而進行前饋控制。
按照帶有該控制機能的實施例之電漿處理裝 置用冷卻器裝置，是設計成以進行加工對象W即電漿處理裝置400全體之保溫控制為基本，特別使下部電極403(保溫部501C、502C)的保溫精度提升，因此能夠對作為保溫對象之各部的上部電極402(保溫部503C)、真空容器401的壁(保溫部504C)、下部電極403(保溫部501C、502C)每一者選擇最佳的保溫控制，而且以級聯控制執行複合控制，因此即使作為目標之試料404為平面顯示器(FPD)的情形這樣表面積大，而兼作為試料台之下部電極403大型，仍能精度良好地做保溫控制，其結果，便能將試料404以前所未有的高精度均一蝕刻。
另，實施例之電漿處理裝置用冷卻器裝置，雖說明了將下部電極冷媒管的分歧訂為2系統而在電漿處理裝置400的真空容器401外進行分歧之情形，但亦可構成為將下部電極冷媒管的分歧訂為3系統以上、或是在電漿處理裝置400的真空容器401內進行分歧。此外，參照圖3而說明之訂為電漿處理裝置400中的各部的保溫控制的基準之溫度範圍的揭示僅是一例，可做各種變更。是故，本發明之電漿處理裝置用冷卻器裝置並不限定於實施例所揭示之形態。
100‧‧‧冷凍循環
101‧‧‧蒸發器(熱交換器)
102‧‧‧電動式壓縮機
103‧‧‧冷凝器
104‧‧‧膨脹閥
105‧‧‧機器控制單元
107、206‧‧‧變頻器
108‧‧‧第1旁通流路
109‧‧‧第2旁通流路
200‧‧‧冷媒循環
201‧‧‧冷媒槽
202‧‧‧加熱裝置(加熱器)
203‧‧‧泵浦
204‧‧‧流量檢測感測器
206‧‧‧變頻器
207‧‧‧加熱控制裝置
300‧‧‧冷卻裝置
D‧‧‧排液口
EV1‧‧‧第1電子膨脹閥
EV2‧‧‧第2電子膨脹閥
EV3‧‧‧第3電子膨脹閥
P1‧‧‧壓力感測器
PSW‧‧‧壓力開關
SM1‧‧‧第1步進電動機
SM2‧‧‧第2步進電動機
SM3‧‧‧第3步進電動機
T1‧‧‧第1溫度感測器
T2‧‧‧第2溫度感測器
T3‧‧‧第3溫度感測器
T4‧‧‧第4溫度感測器
V1~V8‧‧‧閥
W‧‧‧加工對象

Claims (5)

  1. 一種電漿處理裝置用冷卻器裝置，係在冷卻用之冷凍循環與含有加熱用的加熱裝置之冷媒循環中共享作為熱交換器之蒸發器，並因應由使用者設定的設定溫度與連接至該冷媒循環之加工對象的加工對象溫度之溫度差而藉由控制裝置控制該冷凍循環的電動式壓縮機的旋轉數、以及由該冷媒循環中的和冷媒槽相連之泵浦所造成的冷媒流量及該加熱裝置的加熱溫度以將加工對象保溫，具有以上之功能之同時，並且將進行用來蝕刻作為目標之試料的電漿處理之電漿處理裝置套用為該加工對象之電漿處理裝置用冷卻器裝置，其特徵為，前述電漿處理裝置，係在真空容器內具備：下部電極，供該試料載置而兼作為對應於當前述試料的表面積大的情形之大型的試料台；及下部電極冷媒管，包含附設於前述下部電極的和供前述試料載置之側相反側的面而能夠將冷媒流路分歧而將該下部電極保溫之保溫部，和前述冷媒循環以相連之方式連接；及下部電極冷媒管用冷媒溫度感測器，設於前述下部電極冷媒管的前述保溫部的冷媒流路鄰近，將檢測該下部電極冷媒管的冷媒溫度的結果輸出以作為示意前述加工對象溫度之下部電極冷媒管冷媒檢測溫度；另外具備：上部電極，在前述真空容器內配置成和前述下部電極相向，並且一體地具有蓋部；及上部電極冷媒管，包含附設於前述上部電極而將該上部電極保溫之保溫部，和前述冷媒循環以相連之方式連接；及真空容器冷 媒管，附設於前述真空容器的壁而和前述冷媒循環以相連之方式連接，並且包含將該真空容器的壁保溫之保溫部；及上部電極冷媒管用冷媒溫度感測器，設於前述上部電極冷媒管的保溫部的冷媒流路鄰近，將檢測該上部電極冷媒管的冷媒溫度的結果輸出以作為示意前述加工對象溫度之上部電極冷媒管冷媒檢測溫度；及真空容器冷媒管用溫度感測器，設於前述真空容器冷媒管的保溫部的冷媒流路鄰近，將檢測該真空容器冷媒管的冷媒溫度的結果輸出以作為示意前述加工對象溫度之真空容器冷媒管冷媒檢測溫度；前述冷媒循環，具備：加工對象吸入側溫度感測器，設於前述電漿處理裝置中的冷媒吸入側，將檢測冷媒回流溫度的結果輸出以作為冷媒回流檢測溫度；及加工對象吐出側溫度感測器，設於前述電漿處理裝置中的冷媒吐出側，將檢測冷媒吐出溫度的結果輸出以作為冷媒吐出檢測溫度；前述控制裝置，將基於針對藉由前述下部電極冷媒管用冷媒溫度感測器檢測出的前述下部電極冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果而生成之用來調整控制前述加熱裝置的加熱程度之加熱調整控制訊號傳輸給該加熱裝置來進行第1反饋控制以使該下部電極冷媒管冷媒檢測溫度成為前述設定溫度，並且為了使藉由前述加工對象吸入側溫度感測器檢測出的前述冷媒回流檢測溫度成為該設定值，將基於針對藉由該下部電極冷 媒管用冷媒溫度感測器檢測出的該下部電極冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果、針對藉由前述上部電極冷媒管用冷媒溫度感測器檢測出的前述上部電極冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果、以及針對藉由前述真空容器冷媒管用冷媒溫度感測器檢測出的前述真空容器冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果而分別生成之用來調整控制該加熱裝置的加熱程度之加熱調整控制訊號傳輸給該加熱裝置來進行第2反饋控制，或是為了使藉由前述加工對象吐出側溫度感測器檢測出的前述冷媒吐出檢測溫度成為該設定值，將基於針對藉由該下部電極冷媒管用冷媒溫度感測器檢測出的該下部電極冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果、針對藉由前述上部電極冷媒管用冷媒溫度感測器檢測出的前述上部電極冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果、以及針對藉由前述真空容器冷媒管用冷媒溫度感測器檢測出的前述真空容器冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果而分別生成之用來調整控制該加熱裝置的加熱程度之加熱調整控制訊號傳輸給該加熱裝置來進行第3反饋控制。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置用冷卻器裝置，其中，前述試料，為表面積大的玻璃基板系之平面顯示器。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之電漿處理裝置用冷卻器裝置，其中，前述保溫部，在內部設有由蛇行狀的流路孔所成之冷媒流路，並且是將對前述冷媒有耐腐蝕性而具有耐熱性之平板構件組裝複數個而構成，前述下部電極冷媒管為複合構造，即，在前述冷媒循環側分歧出的分歧管通過前述真空容器將前述平板構件中的前述流路孔的成為冷媒出入口之處藉由配管予以結合，前述下部電極冷媒管用冷媒溫度感測器，係包含設於前述平板構件中的靠近前述下部電極的中心處的前述流路孔鄰近之主感測器與設於遠離該中心處的該流路孔鄰近之副感測器而設置複數個，前述控制裝置，將基於針對藉由前述複數個下部電極冷媒管用冷媒溫度感測器分別檢測出的前述下部電極冷媒管冷媒檢測溫度做包含比例、積分、微分在內之PID演算的結果而生成之加熱調整控制訊號傳輸給前述加熱裝置以供前述第1反饋控制。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之電漿處理裝置用冷卻器裝置，其中，前述控制裝置，可將前述第1反饋控制與前述第2反饋控制或前述第3反饋控制獨立地切換設定來令其進行，或是可做級聯控制亦即選擇性地併用而切換設定來令其進行。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電漿處理裝置用冷 卻器裝置，其中，前述控制裝置，使以前述第1反饋控制與前述第2反饋控制或前述第3反饋控制的加熱程度來表示之熱負載資訊反映至前述冷凍循環的前述電動式壓縮機的旋轉數控制而進行前饋控制。
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