JP7222848B2 - 電磁石制御装置および電磁石システム - Google Patents
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Description
着磁状態から磁束密度を減少させる場合に、前記第2の関数に基づいて前記コイルに流す電流の値を決定する第2の処理と、前記継鉄の第2着磁状態から磁束密度を増加させる場合に、前記第3の関数に基づいて前記コイルに流す電流の値を決定する第3の処理と、前記継鉄の第3着磁状態から磁束密度を減少させる場合に、前記第2の関数を第1拡縮率で拡大または縮小することにより第4の関数に変換し、変換後の前記第4の関数に基づいて前記コイルに流す電流の値を決定する第4の処理と、前記継鉄の第4着磁状態から磁束密度を増加させる場合に、前記第3の関数を第2拡縮率で拡大または縮小することにより第5の関数に変換し、変換後の前記第5の関数に基づいて前記コイルに流す電流の値を決定する第5の処理と、を実行するように構成され、前記電流値決定部は、前記第4の処理において、あらかじめ前記第3着磁状態から磁束密度を減少させることによって得られた実測データに前記第2の関数がフィットするように、前記第1拡縮率を決定し、前記第5の処理において、あらかじめ前記第4着磁状態から磁束密度を増加させることによって得られた実測データに前記第3の関数がフィットするように、前記第2拡縮率を決定する、ように構成された電磁石制御装置が提供される。
図1は、本発明の一実施例としてのプラズマ処理システム20の概略構成を示すブロック図である。プラズマ処理システム20は、本実施例では、プラズマエッチングを行うためのシステムであり、例えば、半導体製造工程において基板(例えば、ウェハ)をエッチングするために使用される。図1に示すように、プラズマ処理システム20は、プラズマエッチング装置21と指令部22と電磁石システム30と、を備えている。プラズマエッチング装置21は、チャンバ(図示省略)を備えている。チャンバ内でプラズマが発生させられ、それによって生成されるイオンやラジカルによって処理対象物がエッチングされる。指令部22は、本実施例では、パーソナルコンピュータであり、電磁石システム30(より具体的には、後述する電磁石制御装置50)に通信可能に接続されている。指令部22は、電磁石システム30に指令を与える任意の装置とすることができ、例えば、シーケンサなどであってもよい。
るプラズマ密度分布を制御するために、上述のチャンバの外部にチャンバに隣接して設けられる。電磁石制御装置50は、指令部22からの指令を受け付けて、所望の磁束密度が得られるように電磁石40に流す電流を制御する。電磁石制御装置50は、プラズマエッチング装置21での処理状況に応じてプラズマ密度分布を制御できるように、予め定められた最大(または最小)の電流値(換言すれば、磁束密度値)に達する前に、電流(換言すれば、磁束密度)を減少(または減少)させるように制御可能に構成される。
よって得られる磁束密度と、の理想的な関係(すなわち、ヒステリシスが存在しない場合の関係)を示している。理想直線F0では、電流と磁束密度とは、原点を通る比例関係にある。これに対して、第1の関数ラインF1、第2の関数ラインF2および第3の関数ラインF3は、ヒステリシスの影響を考慮して補正された後の、電流と磁束密度との関係を概念的に表している。図3に図示される第1の関数ラインF1、第2の関数ラインF2および第3の関数ラインF3は、第1の関数91、第2の関数92および第3の関数93をそれぞれそのままグラフ化したものではなく、これらの関数によって電流指令値Iが理想直線F0に対してどのように補正されるかを概念的に示していることに留意されたい。第1の関数ラインF1は、理想直線F0よりも上方に位置している。第2の関数ラインF2は、理想直線F0よりも下方に位置しており、第3の関数ラインF3は、第2の関数ラインF2よりも上方に位置している。図3に示す例では、第3の関数ラインF3の全体が理想直線F0よりも下方に位置しているが、継鉄42の材質によっては、第3の関数ラインF3の一部分は、理想直線F0よりも上方に位置することもある。
-1よりも小さい場合(ステップS160:YES)、すなわち、磁束密度を減少させる指令が入力されている場合、電流値決定部70は、第2の関数92を選択し、関数フラグを値2に設定する(ステップS170)。次いで、電流値決定部70は、第2の関数92に基づいて電流補正量Icを決定する(ステップS180)。ここでの電流補正量Icの決定方法は後述する。そして、電流値決定部70は、処理を上記ステップS210に進める。
ように変換された後に使用される。
て、平行移動後の第2の関数ラインF2が拡大または縮小されることで、第4の関数ラインF4が得られる。実測データがあらかじめ取得されている第3着磁状態(図9における第3の関数ラインF3上の点Q2、Q3、Q4)に関しては、同様の方法で第2の関数ラインF2から第4の関数ラインF4への変換を行うことができる。
8yに最も近接する近似曲線G4が利用される。近似曲線G3上の点R10x(図10の点Q10と磁束密度指令値が一致する点)に対応する拡縮率が、第3の関数ラインF3を図10の横軸方向に拡大または縮小するための拡縮率(第4拡縮率)として採用され、近似曲線G4上の点R10y(図10の点Q10と磁束密度指令値が一致する点)に対応する拡縮率が、第3の関数ラインF3を図10の縦軸方向に拡大または縮小するための拡縮率(第4拡縮率)として採用される。このようにして決定された第4拡縮率で第3の関数ラインF3を(平行移動後に)拡大または縮小することにより、第3の関数ラインF3が第7の関数ラインに変換され、変換後の第7の関数ラインに従って制御電流値I’が決定される。
複数の磁束密度指令値を、順次、指令部22から電磁石制御装置50に入力した。入力された各々の磁束密度指令値に対して、前述した図4のフローチャートの電流値決定処理が行われ、制御電流値I’が決定される。ドライバ80からは、決定された各制御電流値I’に従って、ステップ波形の電流を出力させた。これによって電磁石40から発生する実際の磁束密度と、磁束密度指令値とのずれ量ΔBを計測した。ドライバ80から出力されるステップ波形の電流のステップ幅Istepを、磁束密度に換算したステップ幅が1G、3G、6G、9Gとなるように設定し、それぞれの場合について、ずれ量ΔBのばらつきを比較した。
の実測データを取得し、そのそれぞれについて、ステップ波形の場合と同様にして磁束密度指令値と実際に電磁石40から発生する磁束密度とのずれ量ΔBのばらつきを比較した。
上述したプラズマ処理システム20において、外部(本実施例では、指令部22)から入力される指令値は、磁束密度指令値に限定されない。例えば、指令部22において、磁束密度指令値が電流指令値Iに変換され、電流指令値Iが指令値取得部60に入力されてもよい。指令値取得部60が取得する情報は、磁束密度指令値を特定可能な任意の情報であってもよい。
21…プラズマエッチング装置
22…指令部
30…電磁石システム
40…電磁石
41…コイル
42…継鉄
50…電磁石制御装置
60…指令値取得部
70…電流値決定部
80…ドライバ
85…消磁部
90…記憶部
91…第1の関数
92…第2の関数
93…第3の関数
Claims (4)
- 継鉄とコイルとを有する電磁石の前記コイルに流す電流を制御するための電磁石制御装置であって、
前記コイルに電流を流すことによって得られる磁束密度の目標値に相当する磁束密度指令値、または、前記磁束密度指令値を特定可能な情報を取得するように構成された指令値取得部と、
前記磁束密度指令値に基づいて前記コイルに流す電流の値を決定する電流値決定部と、
前記電磁石のヒステリシスの実測データに基づく第1、第2、および第3の関数を記憶する記憶部と、
前記決定された電流の値に従ってステップ波形またはランプ波形の電流を前記コイルに印加するドライバと、
を備え、
前記電流値決定部は、
前記継鉄の消磁状態から磁束密度を増加させる場合に、前記第1の関数に基づいて前記コイルに流す電流の値を決定する第1の処理と、
前記継鉄の第1着磁状態から磁束密度を減少させる場合に、前記第2の関数に基づいて前記コイルに流す電流の値を決定する第2の処理と、
前記継鉄の第2着磁状態から磁束密度を増加させる場合に、前記第3の関数に基づいて前記コイルに流す電流の値を決定する第3の処理と、
前記継鉄の第3着磁状態から磁束密度を減少させる場合に、前記第2の関数を第1拡縮率で拡大または縮小することにより第4の関数に変換し、変換後の前記第4の関数に基づいて前記コイルに流す電流の値を決定する第4の処理と、
前記継鉄の第4着磁状態から磁束密度を増加させる場合に、前記第3の関数を第2拡縮率で拡大または縮小することにより第5の関数に変換し、変換後の前記第5の関数に基づいて前記コイルに流す電流の値を決定する第5の処理と、
を実行するように構成され、
前記電流値決定部は、
前記第4の処理において、あらかじめ前記第3着磁状態から磁束密度を減少させることによって得られた実測データに前記第2の関数がフィットするように、前記第1拡縮率を決定し、
前記第5の処理において、あらかじめ前記第4着磁状態から磁束密度を増加させることによって得られた実測データに前記第3の関数がフィットするように、前記第2拡縮率を決定する、
ように構成された
電磁石制御装置。 - 請求項1に記載の電磁石制御装置であって、
前記ステップ波形の電流のステップ幅は、当該ステップ幅を磁束密度に換算したステップ幅が、前記電磁石のヒステリシスの実測データを取得した際の磁束密度の間隔と等しいかあるいは近くなるように、設定される
電磁石制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載の電磁石制御装置であって、
前記第1の関数、前記第2の関数および前記第3の関数は、磁束密度と電流との関係を表す関数である
電磁石制御装置。 - 電磁石システムであって、
請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の電磁石制御装置と、
前記電磁石と
を備える電磁石システム。
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