TWI849180B - 電磁鐵控制裝置及電磁鐵系統 - Google Patents

電磁鐵控制裝置及電磁鐵系統 Download PDF

Info

Publication number
TWI849180B
TWI849180B TW109123736A TW109123736A TWI849180B TW I849180 B TWI849180 B TW I849180B TW 109123736 A TW109123736 A TW 109123736A TW 109123736 A TW109123736 A TW 109123736A TW I849180 B TWI849180 B TW I849180B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
function
magnetic flux
flux density
current
value
Prior art date
Application number
TW109123736A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202111762A (zh
Inventor
竹内遼
大橋知範
佐藤一樹
Original Assignee
日商荏原製作所股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商荏原製作所股份有限公司 filed Critical 日商荏原製作所股份有限公司
Publication of TW202111762A publication Critical patent/TW202111762A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI849180B publication Critical patent/TWI849180B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3266—Magnetic control means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/064—Circuit arrangements for actuating electromagnets
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/022—Measuring gradient
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/028—Electrodynamic magnetometers
    • G01R33/0283—Electrodynamic magnetometers in which a current or voltage is generated due to relative movement of conductor and magnetic field
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/20—Electromagnets; Actuators including electromagnets without armatures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3266—Magnetic control means
    • H01J37/32669—Particular magnets or magnet arrangements for controlling the discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32926—Software, data control or modelling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/3299—Feedback systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3464—Operating strategies

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Electromagnets (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本發明提供電磁鐵控制裝置及電磁鐵系統，其係使磁通密度的目標值與實際得到的磁通密度精度良好地一致。電磁鐵控制裝置係具備根據磁通密度指令值而決定流通於線圈的電流的值的電流值決定部。該電流值決定部執行：第二處理，係從第一磁化狀態使磁通密度減少時，根據第二函數決定電流值；以及第四處理，係從第三磁化狀態使磁通密度減少時，藉由以第一擴縮率對第二函數擴大或縮小而將第二函數轉換成第四函數，根據轉換後的第四函數決定電流值。電流值決定部還構成為：以使第二函數符合預先藉由從第三磁化狀態使磁通密度減少而得到的實際測量資料的方式決定第一擴縮率。電磁鐵控制裝置還具備驅動器，該驅動器根據所決定的電流的值對線圈施加階梯波形或者斜坡波形的電流。

Description

電磁鐵控制裝置及電磁鐵系統
本發明涉及用於控制流通於具有軛鐵及線圈的電磁鐵的線圈的電流的技術。
以往，在等離子體處理裝置(例如，等離子體蝕刻裝置等)中，利用了磁控管放電的蝕刻方法被實用化。是如下的方法：在導入了蝕刻氣體的腔室內，施加相互正交的方向的電場及磁場，利用此時產生的電子的漂移運動而高效率地對晶片表面進行蝕刻。
在該蝕刻裝置中，為了控制腔室內的等離子體密度的分佈，而控制配置於腔室的外部的磁鐵所產生的磁場。作為控制磁場的方法，例如，公知有使永久磁鐵機械性地移動的方法、對施加給電磁鐵的電流進行控制的方法。在使永久磁鐵機械性地移動的方法中，由於永久磁鐵所產生的磁場強度被固定，因此很難對等離子體密度分佈進行微調。因此，以往採用對施加給電磁鐵的電流進行控制的方法。
另一方面，關於電磁鐵，公知有在施加給電磁鐵的控制電流與所產生的磁通密度之間存在磁滯後(以下，也僅稱為磁滯)。即，由於相對 於施加給電磁鐵的電流而得到的磁通密度受到剩餘磁場的影響，因此相對於相同的施加電流，不一定每次都再現相同的磁通密度值。
減少這樣的剩餘磁的影響的方法之一，存在考慮磁滯特性而校正電流值的方法(例如，下述的專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開2017-084563號公報
期望使磁通密度的目標值與實際得到的磁通密度精度良好地一致。
本發明是為了解決上述課題的至少一部分而完成的，能夠作為以下的方式而實現。
根據本發明的第一方式，提供一種電磁鐵控制裝置，係用於控制流通於具有軛鐵及線圈的電磁鐵的前述線圈的電流，該電磁鐵控制裝置係具備：指令值獲取部，係構成為：獲取與藉由使電流流通於前述線圈而得到的磁通密度的目標值相當的磁通密度指令值、或者能夠確定前述磁通密度指令值的資訊；電流值決定部，係根據前述磁通密度指令值而決定流通於前述線圈的電流值；儲存部，係儲存根據前述電磁鐵的磁滯的實際 測量資料的第一函數、第二函數及第三函數；以及驅動器，係根據決定的前述電流的值而對前述線圈施加階梯波形或者斜坡波形的電流；其中，前述電流值決定部係構成為執行如下的處理：第一處理，係在從前述軛鐵的消磁狀態使磁通密度增加的情況下，根據前述第一函數而決定流通於前述線圈的電流的值；第二處理，係在從前述軛鐵的第一磁化狀態使磁通密度減少的情況下，根據前述第二函數而決定流通於前述線圈的電流的值；第三處理，係在從前述軛鐵的第二磁化狀態使磁通密度增加的情況下，根據前述第三函數而決定流通於前述線圈的電流的值；第四處理，係在從前述軛鐵的第三磁化狀態使磁通密度減少的情況下，藉由以第一擴縮率對前述第二函數進行擴大或者縮小而將前述第二函數轉換成第四函數，並根據轉換後的前述第四函數而決定流通於前述線圈的電流的值；以及第五處理，係在從前述軛鐵的第四磁化狀態使磁通密度增加的情況下，藉由以第二擴縮率對前述第三函數進行擴大或者縮小而將前述第三函數轉換成第五函數，並根據轉換後的前述第五函數而決定流通於前述線圈的電流的值；前述電流值決定部係構成為：在前述第四處理中，以使前述第二函數符合藉由預先從前述第三磁化狀態使磁通密度減少而得到的實際測量資料的方式，決定前述第一擴縮率，在前述第五處理中，以使前述第三函數符合藉由預先從前述第四磁化狀態使磁通密度增加而得到的實際測量資料的方式，決定前述第二擴縮率。
根據該電磁鐵控制裝置，藉由根據電流施加的歷史而分開使用三個函數，而控制流通於線圈的電流，由此不論電流施加的歷史如何，都能夠減少因磁滯引起的剩餘磁的影響，從而使磁通密度指令值與藉由使 電流流通於線圈而實際得到的磁通密度值比以往更精度良好地一致。其結果為，在具備該電磁鐵控制裝置的等離子體處理裝置中，能夠實現相同的等離子體處理裝置中的工序使用條件的再現性的提高、或者降低相同規格的等離子體處理裝置彼此間的個體差。並且，不論軛鐵所具有的磁滯的大小如何，都能夠使磁通密度指令值與實際得到的磁通密度值精度良好地一致。因此，也可以使軛鐵不使用磁滯較小的材料。其結果為，可以將能夠容易得到的廉價的材料用於軛鐵。即，能夠減少電磁鐵控制裝置的成本、以及從電磁鐵控制裝置的訂購到交付為止所需要的時間。
另外，根據該電磁鐵控制裝置，藉由使用根據實際測量資料的擴縮率而對第二函數及第三函數進行擴大或者縮小，從而得到第四函數及第五函數，因此能夠使根據第四函數及第五函數而決定的控制電流值所致的實際的磁通密度與磁通密度指令值精度良好地一致。
根據本發明的第二方式，在第一方式中，前述階梯波形的電流的階梯寬度被設定為：將該階梯寬度換算成磁通密度的階梯寬度係與獲取前述電磁鐵的磁滯的實際測量資料時的磁通密度的間隔相等或者接近。
根據該方式，能夠使磁通密度指令值與從電磁鐵產生的實際的磁通密度更精度良好地一致。
根據本發明的第三方式，在第一方式中，第一函數、第二函數以及第三函數為表示磁通密度與電流的關係的函數。根據該方式，不需要向其他的參數變換，能夠根據期望的磁通密度而直接地決定流通於線圈的電流。因此，能夠減少電磁鐵控制裝置的運算負荷。
根據本發明的第四方式，提供一種電磁鐵系統，係具備：第一方式的電磁鐵控制裝置；以及前述電磁鐵。根據該電磁鐵系統，實現與第一方式相同的效果。
本發明並不限於上述的方式，能夠以電磁鐵的控制方法、電磁鐵控制用程式、以能夠藉由計算機讀取的方式記錄了該程式的儲存媒體等各種方式來實現。
20:等離子體處理系統
21:等離子體蝕刻裝置
22:指令部
30:電磁鐵系統
40:電磁鐵
41:線圈
42:軛鐵
50:電磁鐵控制裝置
60:指令值獲取部
70:電流值決定部
80:驅動器
85:消磁部
90:儲存部
91:第一函數
92:第二函數
93:第三函數
B:磁通密度指令值
B1:磁通密度指令值
B2:磁通密度指令值(磁通密度)
B3:磁通密度指令值
B4:磁通密度指令值
Bmax:最大值
Bmin:最小值
F0:理想直線
F1:第一函數線
F2:第二函數線
F2’:第二函數變換線
F3:第三函數線
F3’:第三函數變換線
F4:第四函數線
F5:第五函數線
G1:近似曲線
G2:近似曲線
G3:近似曲線
G4:近似曲線
I:電流指令值
i:電流值
I’:控制電流值
I’1:控制電流值
I’2:控制電流值
I’3:控制電流值
I’4:控制電流值
I1~I4:電流指令值
IC:電流校正量
IC1:電流校正量
IC2:電流校正量
IC3:電流校正量
IC4:電流校正量
Imax:電流值
In:電流指令值
In-1:電流指令值
In’:電流值
In-1’:電流值
Istep:階梯寬度
M1:測定點
P1~P9:點
Q1~Q10:點
R1,R2x,R2y,R3x,R3y,R4x,R4y,R5,R6x,R6y:點
R7x,R7y,R8x,R8y,R9x,R9y,R10x,R10y:點
tstep:時間間隔
圖1係顯示作為本發明的一實施例的等離子體蝕刻系統的概略結構的框圖。
圖2係顯示電磁鐵的概略結構的局部剖視圖。
圖3係顯示根據函數來決定電流值的概念的說明圖。
圖4係顯示電流值決定處理的流程的流程圖。
圖5係顯示在從消磁狀態使磁通密度增加的情況下決定電流值的概念的示意圖。
圖6係顯示在從圖5的狀態使磁通密度進一步增加的情況下決定電流值的概念的示意圖。
圖7係顯示在從磁化狀態使磁通密度減少的情況下決定電流值的概念的示意圖。
圖8係顯示在從磁化狀態使磁通密度增加的情況下決定電流值的概念的示意圖。
圖9係概念性地顯示將第二函數線F2擴大或者縮小時的擴縮率的決定方法的示意圖。
圖10係概念性地顯示將第三函數線F3擴大或者縮小時的擴縮率的決定方法的示意圖。
圖11係概念性地顯示在不存在實際測量資料的磁化狀態下對磁通密度指令值的增減進行切換的情況下的擴縮率的決定方法的示意圖。
圖12係例示出驅動器輸出的階梯波形的電流的圖。
圖13A係對電磁鐵的磁滯進行實際測量後的資料的一例。
圖13B係對電磁鐵的磁滯進行實際測量後的資料的一例。
圖13C係對電磁鐵的磁滯進行實際測量後的資料的一例。
圖14係在使驅動器的輸出電流為階梯波形的情況下的、從電磁鐵產生的磁通密度的偏移量△B的偏差的評價結果的一例。
圖15係例示出驅動器輸出的斜坡波形的電流的圖。
圖16係在使驅動器的輸出電流為斜坡波形的情況下的、從電磁鐵產生的磁通密度的偏移量△B的偏差的評價結果的一例。
A．第一實施例：
圖1係顯示作為本發明的一實施例的等離子體處理系統20的概略結構的框圖。等離子體處理系統20在本實施例中是用於進行等離子體蝕刻的系統，例如是為了在半導體製造工序中對基板(例如，晶片)進行蝕刻而使用的。如圖1所示，等離子體處理系統20具備等離子體蝕刻裝置21、指令 部22及電磁鐵系統30。等離子體蝕刻裝置21具備腔室(省略圖示)。在腔室內產生等離子體，藉由由此生成的離子、自由基而對處理對象物進行蝕刻。指令部22在本實施例中是個人計算機，被連接成能夠與電磁鐵系統30(更具體而言，後述的電磁鐵控制裝置50)進行通信。指令部22可以為對電磁鐵系統30賦予指令的任意的裝置，例如也可以是定序器等。
電磁鐵系統30具備電磁鐵40及電磁鐵控制裝置50。為了藉由電磁鐵40所產生的磁場對等離子體蝕刻裝置21中的等離子體密度分佈進行控制，電磁鐵40在上述的腔室的外部與腔室鄰接地設置。電磁鐵控制裝置50接收來自指令部22的指令，控制流通於電磁鐵40的電流以得到期望的磁通密度。電磁鐵控制裝置50構成為能夠根據等離子體蝕刻裝置21中的處理狀況來控制等離子體密度分佈，而以在達到預先決定的最大(或者最小)的電流值(換言之，磁通密度值)之前，使電流(換言之，磁通密度)增大(或者減少)的方式進行控制。
圖2係顯示電磁鐵40的概略結構的剖視圖。電磁鐵40具備線圈41及軛鐵42。為了使說明簡單化，在本實施例中，電磁鐵40具備一個線圈41。但是，電磁鐵40也可以具備任意數量的線圈41。線圈41在俯視觀察時配置成圓形狀，但在圖2中相對於圓的中心僅表示單側。在電磁鐵40中，以在與線圈41分開了規定的距離的測定點M1(腔室內的點)處得到期望的磁通密度的方式控制流通於線圈41的電流。
然而，由磁性材料形成的軛鐵42具有磁滯後。因此，若根據期望的磁通密度(在本實施例中，從指令部22輸入的磁通密度指令值)而簡單地運算流通於線圈41的電流，則在期望的磁通密度與在測定點M1處 測定的磁通密度之間，與施加給線圈41的電流的歷史對應地產生差異。電磁鐵控制裝置50具有將這樣的磁滯的影響(即，期望的磁通密度與在測定點M1處測定的磁通密度的不一致)減少的功能。
如圖1所示，電磁鐵控制裝置50具備指令值獲取部60、電流值決定部70、驅動器80、消磁部85及儲存部90。指令值獲取部60從指令部22接收磁通密度指令值。另外，指令值獲取部60將接收到的磁通密度指令值換算成假定為不存在磁滯的情況(即，假定為流通於線圈41的電流與在測定點M1處測定的磁通密度成正比例的情況)下的流通於線圈41的電流的電流值。也將這樣換算的電流值稱為電流指令值I。指令值獲取部60向電流值決定部70輸出計算出的電流指令值I。
電流值決定部70考慮電磁鐵40的磁滯而校正電流指令值I，並決定實際流通於線圈41的電流值(也稱為控制電流值I’)。該處理是根據第一函數91、第二函數92以及第三函數93而進行的。這些函數預先儲存於儲存部90。其中，這些函數也可以是從外部(例如，指令部22)藉由通信而獲取的。另外，有時像後述那樣，第二函數92及第三函數93與狀況對應地變換，但電流值決定部70也可以藉由通信而從外部獲取變換後的函數。這些函數的詳細情況後述說明。
而且，電流值決定部70向驅動器80輸出所決定的控制電流值I’。驅動器80控制對線圈41的電流供給。即，驅動器80使所輸入的控制電流值I’的電流流通於電磁鐵40的線圈41。消磁部85對軛鐵42進行消磁。具體而言，在本實施例中，消磁部85若從指令部22接收消磁指令，則從儲存部90獲取消磁的參數(例如，交流消磁的振幅、頻率等)。而且， 消磁部85向驅動器80輸出與所獲取的參數對應的指令。驅動器80根據所輸入的指令而將電流變換成期望的波形並輸出。
圖3是根據第一函數91、第二函數92以及第三函數93而決定控制電流值I’的概念的說明圖。理想直線F0表示流通於線圈41的電流與由此得到的磁通密度的理想的關係(即，不存在磁滯的情況下的關係)。在理想直線F0中，電流與磁通密度處於通過原點的比例關係。與此相對，第一函數線F1、第二函數線F2以及第三函數線F3概念性地表示考慮磁滯的影響而校正後的電流與磁通密度的關係。希望留意到在圖3中圖示的第一函數線F1、第二函數線F2以及第三函數線F3並沒有分別將第一函數91、第二函數92以及第三函數93保持原樣地圖化，藉由這些函數而概念性地表示電流指令值I相對於理想直線F0被怎樣校正。第一函數線F1位於理想直線F0的上方。第二函數線F2位於理想直線F0的下方，第三函數線F3位於第二函數線F2的上方。在圖3所示的例中，第三函數線F3的整體位於理想直線F0的下方，但也有時由於軛鐵42的材質，第三函數線F3的一部分位於理想直線F0的上方。
函數線F1~F3是預先對電磁鐵40的磁滯特性進行實際測量且根據該結果而近似地確定的。第一函數91、第二函數92以及第三函數93是以所確定的函數線F1~F3上的電流值作為控制電流值I’而得到的方式近似地確定的。在本實施例中，第一函數91、第二函數92以及第三函數93各自被定義為區間線性函數。即，第一函數91、第二函數92以及第三函數93各自在被圖化的情況下，具有多個線形在拐點處連接的形狀。 其中，第一函數91、第二函數92以及第三函數93也可以定義為沒有定義區間的簡單的線性函數、或者也可以定義為任意的函數。
第一函數91是在從軛鐵42的消磁狀態使磁通密度增加的情況下使用的。與第一函數91對應的圖3的第一函數線F1在原點與磁通密度的最大值Bmax之間被定義。即，所圖示的第一函數線F1近似地表示使電流以恆定的幅度從電流值零增加到相當於最大值Bmax的電流值(電流值Imax)的情況下的、流通於線圈41的電流值與在測定點M1處得到的磁通密度的關係。
第二函數92是在從軛鐵42的磁化狀態使磁通密度減少的情況下使用的。與第二函數92對應的圖3的第二函數線F2在最大值Bmax與x軸上的點(電流值零)之間被定義。即，所圖示的第二函數線F2近似地表示使電流以恆定的幅度從相當於最大值Bmax的電流值減少到電流值零的情況下的、流通於線圈41的電流值與在測定點M1處得到的磁通密度的關係。
第三函數93是在從軛鐵42的磁化狀態使磁通密度增加的情況下使用的。與第三函數93對應的圖3的第三函數線F3被定義在x軸上的點(電流值零)與最大值Bmax之間。即，所圖示的第三函數線F3近似地表示在使電流從與最大值Bmax對應的電流值減少到電流值零之後、再次使電流以恆定的幅度增加到與最大值Bmax對應的電流值的情況下的、流通於線圈41的電流值與在測定點M1處得到的磁通密度的關係。
希望留意到在圖3中，僅表示第一象限，但在第二至第四象限中的各個象限中也能夠得到圖3所示的線形與原點對象的曲線圖，另外，以與之對應的方式定義第一函數91、第二函數92以及第三函數93。
圖4係顯示電磁鐵控制裝置50所執行的電流值決定處理的一例的流程的流程圖。電流值決定處理是根據從指令部22輸入的指令值而決定流通於線圈41的電流的電流值的處理。電流值決定處理是在從指令部22向電磁鐵控制裝置50輸入指令值時反復執行的。在圖4中，為了使說明簡化，示出電流值及磁通密度值各自控制在零以上的範圍(即，圖3所示的第一象限的範圍內)的情況。當開始電流值決定處理時，首先，指令值獲取部60接收從指令部22輸入的磁通密度指令值，而計算電流指令值In(步驟S110)。電流指令值I的下標字“n”表示與第n次輸入的磁通密度指令值對應。該電流指令值In是根據圖3所示的理想直線F0而計算的。
當計算電流指令值In時，則指令值獲取部60將計算出的電流指令值In儲存於儲存部90(步驟S120)，並向電流值決定部70輸出該電流指令值In。在本實施例中，儲存於儲存部90的電流指令值In在下次執行的電流值決定處理結束時被消除。
電流值決定部70判斷所輸入的電流指令值In是否表示從消磁狀態的磁通密度的增加的指令(步驟S130)。這裡的“從消磁狀態的磁通密度的增加的指令”包含從初始狀態(即，無剩餘磁)起的最初磁通密度的增加的指令、以及從初始狀態一次都沒有使磁通密度減少而階段性地使磁通密度增加的情況下的、中途階段的磁通密度的增加的指令。在本實施例中，該判斷是根據是否藉由上次執行的電流值決定處理的步驟S120而儲存電 流指令值In-1以及後述的函數標誌而進行的。在最初執行電流值決定處理的情況下，當然沒有儲存電流指令值In-1。另外，在本實施例中，當在第n次的電流值決定處理之後藉由消磁部85來執行消磁的情況下，儲存於儲存部90的電流指令值In被消除。因此，電流值決定部70能夠根據電流指令值In-1是否儲存於儲存部90而判斷所輸入的電流指令值In是否表示從初始狀態的最初的磁通密度的增加。所輸入的電流指令值In是否表示中途階段的磁通密度的增加能夠藉由後述的函數標誌來判斷。該判斷後述說明。
在判斷的結果為，電流指令值In表示從消磁狀態的磁通密度的增加的指令的情況下(步驟S130：是)，電流值決定部70選擇第一函數91，將函數標誌設定為值1(步驟S140)。函數標誌被寫入在儲存部90中被確保的標誌區域。該函數標誌的使用方法後述說明。接著，電流值決定部70使用第一函數91而決定電流校正量Ic(步驟S150)。在本實施例中，第一函數91是表示磁通密度指令值B(或者電流指令值I)與電流校正量Ic的對應關係的函數。這點對於第二函數92及第三函數93來說也相同。這裡的電流校正量Ic的決定方法後述說明。接著，電流值決定部70使電流校正量Ic與在上述步驟S110中計算出的電流指令值In相加，而計算控制的電流值In’(步驟S210)。而且，電流值決定部70將控制的電流值In’儲存於儲存部90(步驟S220)，並且向驅動器80輸出控制的電流值In’(步驟S230)，結束電流值決定處理。
另一方面，在電流指令值In不表示從消磁狀態的磁通密度的增加的指令的情況下(步驟S130：否)，即在軛鐵42處於磁化狀態的情況下，電流值決定部70判斷電流指令值In是否比電流指令值In-1小(步驟 S160)。電流指令值In-1在上次執行的電流值決定處理的上述步驟S120中，儲存於儲存部90。在判斷的結果為，電流指令值In比電流指令值In-1小的情況下(步驟S160：是)，即在輸入使磁通密度減少的指令的情況下，電流值決定部70選擇第二函數92，將函數標誌設定為值2(步驟S170)。接著，電流值決定部70根據第二函數92而決定電流校正量Ic(步驟S180)。這裡的電流校正量Ic的決定方法後述說明。而且，電流值決定部70使處理進入上述步驟S210。
在判斷的結果為，電流指令值In比電流指令值In-1大的情況下(步驟S160：否)，即在輸入使磁通密度增加的指令的情況下，電流值決定部70選擇第三函數93，將函數標誌設定為值3(步驟S190)。接著，電流值決定部70根據第三函數93而決定電流校正量Ic(步驟S200)。這裡的電流校正量Ic的決定方法後述說明。而且，電流值決定部70使處理進入上述步驟S210。
圖5~圖8概念性地表示上述步驟S150、S180、S200中的電流校正量Ic的決定方法的具體例。圖5表示在從消磁狀態使磁通密度增加的情況下決定電流值的概念，與上述步驟S150對應。如圖5所示，若輸入比最大值Bmax小的磁通密度指令值B1，則電磁鐵控制裝置50使用理想直線F0來計算電流指令值I1(步驟S110)。在圖5中，點P1是相當於最大值Bmax的理想直線F0上的點。點P2是根據磁通密度指令值B1而確定的理想直線F0上的點，與電流指令值I1對應。而且，電磁鐵控制裝置50使用第一函數91來決定電流校正量IC1(步驟S150)，使電流校正量IC1加上電流指令值I1而計算控制電流值I’1。點P3是第一函數線F1上的點， 與磁通密度指令值B1及控制電流值I’1對應。即，在從消磁狀態使磁通密度增加到磁通密度指令值B1的情況下，電流值從零增加到與第一函數線F1上的點P3對應的控制電流值I’1。在第一函數91中，以得到這樣的結果的方式定義電流指令值I與電流校正量Ic的對應關係。
圖6表示在從圖5的狀態使磁通密度進一步增加的情況下決定電流值的概念。若輸入磁通密度指令值B2(B2>B1)，則電磁鐵控制裝置50使用理想直線F0來計算電流指令值I2(與點P4對應)(步驟S110)。而且，電磁鐵控制裝置50使用第一函數91來決定電流校正量IC2(步驟S150)，使電流校正量IC2加上電流指令值I2而計算控制電流值I’2(與點P5對應)。即，只要所輸入的磁通密度指令值從消磁狀態持續增加，就繼續地使用第一函數91而將控制電流值I’決定為與第一函數線F1上的點對應的值。能夠參照函數標誌而判斷所輸入的磁通密度指令值是否從消磁狀態持續增加。具體而言，當在函數標誌被設定為值1的狀態下，輸入了比上次大的磁通密度指令值的情況下，能夠判斷為所輸入的磁通密度指令值從消磁狀態持續增加。
圖7表示在從磁化狀態使磁通密度減少的情況下決定電流值的概念。當從圖6所示的狀態輸入磁通密度指令值B3(B3<B2)時，即當磁通密度指令值從增加切換到減少時，則電磁鐵控制裝置50使用理想直線F0來計算電流指令值I3(與點P6對應)(步驟S110)。而且，電磁鐵控制裝置50根據第二函數92來決定電流校正量IC3(步驟S150)，使電流校正量IC3加上電流指令值I3而計算控制電流值I’3(與點P7對應)。點P7是第二 函數變換線F2’上的點。由於第二函數變換線F2’位於理想直線F0的下方，因此電流校正量IC3被計算為負值。
第二函數變換線F2’是對第二函數線F2進行了變換的線。具體而言，第二函數變換線F2’是以位於第二函數線F2與理想直線F0之間的方式進行了變換的線。例如，第二函數變換線F2’能夠以如下方式得到。首先，第二函數線F2以點P1(第二函數線F2的與原點相反側的端點)位於點P5(與磁通密度(換言之，電流)從增加轉為減少時的磁通密度B2對應的第一函數線F1上的點)的方式進行平行移動。而且，如圖7所示，被平行移動的第二函數線F2被擴大或者縮小。此時的擴縮率的決定方法後述說明。像這樣進行了尺寸變換後的第二函數線F2是第二函數變換線F2’。
電流校正量IC3被決定為控制電流值I’3位於這樣的第二函數變換線F2’上。換言之，第二函數92是在以得到這樣的結果的方式進行了變換後使用的。
在圖7所示的狀態之後，只要所輸入的磁通密度指令值持續減少，就使用相同的函數(上述的被變換的第二函數92)而將控制電流值I’決定為與第二函數變換線F2’上的點對應的值。能夠參照函數標誌而判斷所輸入的磁通密度指令值是否從磁化狀態持續減少。具體而言，當在函數標誌被設定為值2的狀態下，輸入了比上次小的磁通密度指令值的情況下，能夠判斷為所輸入的磁通密度指令值從磁化狀態持續減少。此外，當在磁通密度指令值達到點P1之後，磁通密度指令值從增加切換到減少的情況下，以控制電流值I’不會位於第二函數變換線F2’而位於第二函數線F2上的方式決定控制電流值I’。
圖8表示在從磁化狀態使磁通密度增加的情況下決定電流值的概念。當從圖7所示的狀態輸入磁通密度指令值B4(B4>B3)時，即當在磁化狀態下磁通密度指令值再次從減少切換到增加時，則電磁鐵控制裝置50使用理想直線F0來計算電流指令值I4(與點P8對應)(步驟S110)。能夠參照函數標誌而判斷在磁化狀態下磁通密度指令值是否再次從減少切換到增加。具體而言，當在函數標誌被設定為值2的狀態下，輸入了比上次大的磁通密度指令值的情況下，能夠判斷為在磁化狀態下磁通密度指令值再次從減少切換到增加。
而且，電磁鐵控制裝置50根據第三函數93而決定電流校正量IC4(步驟S150)，使電流校正量IC4加上電流指令值I4而計算控制電流值I’4(與點P9對應)。點P9是第三函數變換線F3’上的點。由於第三函數變換線F3’位於理想直線F0的下方，因此電流校正量IC4被計算為負值。
第三函數變換線F3’是對第三函數線F3進行了變換的線。例如，第三函數變換線F3’能夠以如下方式得到。首先，以第三函數線F3的原點側的端點位於點P7(磁通密度(換言之，電流)從減少轉為增加時的第二函數變換線F2’上的點)的方式將第三函數線F3平行移動。而且，如圖8所示，被平行移動的第三函數線F3被擴大或者縮小。此時的擴縮率的決定方法後述說明。像這樣進行了尺寸變換後的第三函數線F3是第三函數變換線F3’。
電流校正量IC4被決定為控制電流值I’4位於這樣的第三函數變換線F3’上。換言之，第三函數93是在以得到這樣的結果的方式進行了變換後使用的。
在圖8所示的狀態之後，只要在磁化狀態下，所輸入的磁通密度指令值持續增加，就使用相同的函數(上述的被變換後的第三函數93)而將控制電流值I’決定為與第三函數變換線F3’上的點對應的值。能夠參照函數標誌而判斷在磁化狀態下磁通密度指令值是否持續增加。具體而言，當在函數標誌被設定為值3的狀態下，輸入了比上次大的磁通密度指令值的情況下，能夠判斷為在磁化狀態下磁通密度指令值持續增加。另外，在磁通密度再次轉為減少的情況下(能夠根據函數標誌來判斷)，與圖7所示的情況同樣，以控制電流值I’位於對第二函數線F2進行了變換後的線上的方式決定控制電流值I’。此外，當在磁通密度指令值達到第二函數線F2的最小值(x軸上的點)之後，磁通密度指令值從減少切換到增加的情況下，以控制電流值I’沒有位於第三函數變換線F3’而位於第三函數線F3上的方式決定控制電流值I’。雖然省略說明，但在第二至第四象限中的各個象限中，都與第一象限同樣地決定控制電流值I’。
圖9概念性地表示為了求出第二函數變換線F2’(以下，記述為第四函數線F4)，而在將第二函數線F2平行移動之後進行擴大或者縮小時的擴縮率的決定方法的具體例。希望留意到在圖9中，橫軸與圖5~圖8同樣地表示磁通密度指令值，但縱軸與圖5~圖8不同，表示電流校正量Ic。
圖9的第一函數線F1、第二函數線F2以及第三函數線F3與上述(圖3等)的函數線F1~F3同樣，分別根據預先儲存於儲存部90的第一函數91、第二函數92以及第三函數93。例如，第一函數91、第二函數92以及第三函數93被定義為N次多項式(例如N=5)或者任意的其他的 函數。並且，在圖9中，第一函數線F1在磁通密度為零和最大值Bmax的範圍內被定義，第二函數線F2及第三函數線F3在磁通密度為最大值Bmax與最小值Bmin(=-Bmax)的範圍內被定義。
當像上述那樣，磁通密度指令值達到最大值Bmax(第一磁化狀態)之後，磁通密度指令值從增加切換到減少的情況下，根據第二函數線F2而決定控制電流值I’。然而，當磁通密度指令值逐漸增加，在達到最大值Bmax之前，在處於比最大值Bmax小的規定的磁通密度(第三磁化狀態)處磁通密度指令值從增加切換到減少的情況下，根據對第二函數線F2進行了變換後的第四函數線F4而決定控制電流值I’。
為了將第二函數線F2變換成第四函數線F4，預先獲取表示在與第三磁化狀態對應的第三函數線F3上的點(例如點Q2、Q3、Q4)處使磁通密度指令值從增加切換到減少的情況下的、磁通密度指令值(或者電流指令值I)與電流校正量Ic的對應關係的實際測量資料。在圖9中，對這樣的實際測量資料中的幾個資料進行標繪。
首先，第二函數線F2以點Q1(第二函數線F2上的與第一磁化狀態對應的端點)位於與像上述那樣預先獲取的實際測量資料對應的點Q2(或者Q3、Q4)的方式進行平行移動。而且，以平行移動後的第二函數線F2符合與點Q2(或者Q3、Q4)相關的實際測量資料的方式，決定用於第二函數線F2的擴縮率(第一擴縮率)。根據該擴縮率對平行移動後的第二函數線F2進行擴大或者縮小，由此得到第四函數線F4。關於預先獲取實際測量資料的第三磁化狀態(圖9的第三函數線F3上的點Q2、Q3、Q4)，能夠以相同的方法進行從第二函數線F2向第四函數線F4的變換。
這樣，藉由使用根據實際測量資料的擴縮率而對第二函數線F2進行擴大或者縮小從而得到第四函數線F4，因此能夠使根據第四函數線F4而決定的控制電流值I’所致的實際的磁通密度與磁通密度指令值精度良好地一致。另外，關於擴縮率，可以獨立地決定在圖9的橫軸方向上用於對第二函數線F2進行擴大或者縮小的擴縮率、以及在圖9的縱軸方向上用於對第二函數線F2進行擴大或者縮小的擴縮率。由此，能夠在圖9的橫軸方向與縱軸方向上獨立地對第二函數線F2進行擴大或者縮小，而使第二函數線F2靈活地符合實際測量資料。
圖10概念性地表示為了求出第三函數變換線F3’(以下，記述為第五函數線F5)，而在將第三函數線F3平行移動之後進行擴大或者縮小時的擴縮率的決定方法的具體例。希望留意到在圖10中，與圖9同樣，橫軸及縱軸分別表示磁通密度指令值與電流校正量Ic。
圖10中的第一函數線F1、第二函數線F2以及第三函數線F3與圖9的情況同樣，分別根據預先儲存於儲存部90的第一函數91、第二函數92以及第三函數93。另外，在圖10中，第一函數線F1在磁通密度為零與最大值Bmax的範圍內被定義，第二函數線F2及第三函數線F3在磁通密度為最大值Bmax與最小值Bmin(=-Bmax)的範圍內被定義。
當像上述那樣，在磁通密度指令值達到最小值Bmin(第二磁化狀態)之後，磁通密度指令值從減少切換到增加的情況下，根據第三函數線F3而決定控制電流值I’。然而，當磁通密度指令值逐漸減少，在達到最小值Bmin之前，在比最小值Bmin大的規定的磁通密度(第四磁化狀態)處 將磁通密度指令值從減少切換到增加的情況下，根據對第三函數線F3進行了變換後的第五函數線F5而決定控制電流值I’。
為了將第三函數線F3變換成第五函數線F5，而預先獲取表示在與第四磁化狀態對應的第二函數線F2上的點(例如點Q6、Q7、Q8)處將磁通密度指令值從減少切換到增加的情況下的、磁通密度指令值(或者電流指令值I)與電流校正量Ic的對應關係的實際測量資料。在圖10中，對這樣的實際測量資料中的幾個資料進行標繪。
首先，第三函數線F3以點Q5(第三函數線F3上的與第二磁化狀態對應的端點)位於與像上述那樣預先獲取的實際測量資料對應的點Q6(或者Q7、Q8)的方式進行平行移動。而且，以平行移動後的第三函數線F3符合與點Q6(或者Q7、Q8)相關的實際測量資料的方式，決定用於第三函數線F3的擴縮率(第二擴縮率)。根據該擴縮率對平行移動後的第三函數線F3進行擴大或者縮小，由此得到第五函數線F5。關於預先獲取實際測量資料的第四磁化狀態(圖10的第二函數線F2上的點Q6、Q7、Q8)，能夠以相同的方法進行從第三函數線F3向第五函數線F5的變換。
這樣，藉由使用根據實際測量資料的擴縮率而對第三函數線F3進行擴大或者縮小從而得到第五函數線F5，因此能夠使根據第五函數線F5而決定的控制電流值I’所致的實際的磁通密度與磁通密度指令值精度良好地一致。另外，關於擴縮率，可以獨立地決定在圖10的橫軸方向上用於對第三函數線F3進行擴大或者縮小的擴縮率、以及在圖10的縱軸方向上用於對第三函數線F3進行擴大或者縮小的擴縮率。由此，能夠在圖10 的橫軸方向與縱軸方向上獨立地對第三函數線F3進行擴大或者縮小，而使第三函數線F3靈活地符合實際測量資料。
圖11概念性地表示在不存在實際測量資料的磁化狀態下對磁通密度指令值的增減進行切換的情況下的擴縮率的決定方法的具體例。在圖11中，橫軸表示磁通密度指令值，縱軸表示用於對函數線進行尺寸轉換的擴縮率。
在圖11中，對根據圖9及圖10所示的方法而決定的第一擴縮率與第二擴縮率進行標繪。具體而言，圖11的點R2x、點R3x以及點R4x表示分別關於圖9的點Q2、Q3、Q4而決定的、用於在圖9的橫軸方向上對第二函數線F2進行擴大或者縮小的第一擴縮率，圖11的點R2y、點R3y以及點R4y表示分別關於圖9的點Q2、Q3、Q4而決定的、用於在圖9的縱軸方向上對第二函數線F2進行擴大或者縮小的第一擴縮率。另外，圖11的點R6x、點R7x以及點R8x表示分別關於圖10的點Q6、Q7、Q8而決定的、用於在圖10的橫軸方向上對第三函數線F3進行擴大或者縮小的第二擴縮率，圖11的點R6y、點R7y以及點R8y表示分別關於圖10的點Q6、Q7、Q8而決定的、用於在圖10的縱軸方向上對第三函數線F3進行擴大或者縮小的第二擴縮率。此外，圖11的點R1及點R5分別與圖9的點Q1和圖10的點Q5對應，表示擴縮率為1(即，保持原樣地利用第二函數線F2及第三函數線F3)。
在圖9中，第三函數線F3上的點Q9表示不存在如點Q2、點Q3、點Q4處那樣的實際測量資料的第五磁化狀態。因此，當在這樣的點Q9處使磁通密度指令值從增加切換到減少的情況下，無法根據上述的 圖9所示的方法而決定第二函數線F2的擴縮率。為了求出與點Q9對應的擴縮率，而在圖11中利用最接近點R1、點R2x、點R3x、點R4x的近似曲線G1、以及最接近點R1、點R2y、點R3y、點R4y的近似曲線G2。與近似曲線G1上的點R9x(磁通密度指令值與圖9的點Q9一致的點)對應的擴縮率被採用為用於在圖9的橫軸方向上對第二函數線F2進行擴大或者縮小的擴縮率(第三擴縮率)，與近似曲線G2上的點R9y(磁通密度指令值與圖9的點Q9一致的點)對應的擴縮率被採用為用於在圖9的縱軸方向上對第二函數線F2進行擴大或者縮小的擴縮率(第三擴縮率)。藉由以這樣決定的第三擴縮率對第二函數線F2(在平行移動後)進行擴大或者縮小，而將第二函數線F2變換成第六函數線，根據變換後的第六函數線而決定控制電流值I’。
同樣，在圖10中，第二函數線F2上的點Q10表示不存在像點Q6、點Q7、點Q8處那樣的實際測量資料的第六磁化狀態。因此，當在這樣的點Q10處使磁通密度指令值從減少切換到增加的情況下，無法根據上述的圖10所示的方法而決定第三函數線F3的擴縮率。為了求出與點Q10對應的擴縮率，而在圖11中利用最接近點R5、點R6x、點R7x、點R8x的近似曲線G3、以及最接近點R5、點R6y、點R7y、點R8y的近似曲線G4。與近似曲線G3上的點R10x(磁通密度指令值與圖10的點Q10一致的點)對應的擴縮率被採用為用於在圖10的橫軸方向上對第三函數線F3進行擴大或者縮小的擴縮率(第四擴縮率)，與近似曲線G4上的點R10y(磁通密度指令值與圖10的點Q10一致的點)對應的擴縮率被採用為用於在圖10的縱軸方向上對第三函數線F3進行擴大或者縮小的擴縮率(第四 擴縮率)。藉由以這樣決定的第四擴縮率對第三函數線F3(在平行移動後)進行擴大或者縮小，而將第三函數線F3變換成第七函數線，根據變換後的第七函數線而決定控制電流值I’。
這樣，利用近似曲線對針對預先獲取實際測量資料的磁化狀態而決定的多個擴縮率進行內插，求出相對於不存在實際測量資料的磁化狀態的擴縮率，因此不需要在所有的磁化狀態下實施對磁通密度指令值的增減進行切換而獲取實際測量資料的作業，當在任意的磁化狀態下對磁通密度指令值進行切換的情況下都能夠適當地對函數線進行擴大或者縮小。由此，在磁通密度的全部範圍內，能夠使磁通密度指令值與實際得到的磁通密度精度良好地一致。
像以上那樣，考慮了電磁鐵40的磁滯的控制電流值I’由電流值決定部70決定，並向驅動器80輸出(圖4的步驟S230)。驅動器80根據該控制電流值I’而對電磁鐵40的線圈41施加規定的波形的電流。例如，來自驅動器80的輸出電流波形能夠為階梯波形或者斜坡波形。
圖12是例示出驅動器80輸出的階梯波形的電流的圖。在圖12中，橫軸表示時間，縱軸表示電流。若從電流值決定部70向驅動器80指示控制的電流值In’(即，針對第n個磁通密度指令值而決定的控制電流值)，則驅動器80像圖所示那樣，將該輸出電流從當前的電流值In-1’(即，針對第n-1個磁通密度指令值按照上次的電流值決定處理而決定的控制電流值)每隔時間間隔tstep按照階梯寬度Istep階段性地變化，最終輸出目標的電流值In’的電流。在圖12中示出In’>In-1’、即電流增加的階梯波形，但在In’<In-1’的情況下，當然成為電流減少的階梯波形。另外，在圖12的例 中，電流從In-1’以15個階段變化到In’，但該階段數是根據電流的初期的電流值In-1’與最終的電流值In’之差及電流的階梯寬度Istep來決定的。此外，時間間隔tstep優選設定為在各階梯區間中變化後的電流穩定之後再開始下一階梯區間這樣的長度。
接著，對電流的階梯寬度Istep的合適值進行說明。
圖13A是對作為磁通密度指令值B與電流校正量Ic的對應關係而示出的電磁鐵40的磁滯進行實際測量後的資料的一例。在圖13A中，除了實際測量的資料的標繪之外，還示出對它們進行了多項式近似後的曲線即第一函數線F1、第二函數線F2及第三函數線F3。磁通密度指令值遍及從最小值Bmin=-30G(高斯)到最大值Bmax=+30G的範圍。在圖13A的例中，將磁通密度指令值的間隔設為3G，而測定資料。
為了決定電流的階梯寬度Istep的合適值，而進行了如下的評價實驗。首先，將根據圖13A的實際測量資料的第一函數91、第二函數92和第三函數93儲存於儲存部90。而且，將從Bmin到Bmax的範圍的隨機的多個磁通密度指令值依次從指令部22輸入到電磁鐵控制裝置50。針對所輸入的各個磁通密度指令值，進行上述的圖4的流程圖的電流值決定處理，決定控制電流值I’。根據所決定的各控制電流值I’，從驅動器80輸出階梯波形的電流。由此，對從電磁鐵40產生的實際的磁通密度與磁通密度指令值的偏移量△B進行測量。對於從驅動器80輸出的階梯波形的電流的階梯寬度Istep，將換算成磁通密度的階梯寬度設定為1G、3G、6G、9G，在各個階梯寬度的情況下對偏移量△B的偏差進行比較。
在圖14中表示比較效果。由此可知，在從驅動器80輸出的階梯波形的電流的階梯寬度Istep為相當於換算成磁通密度的階梯寬度3G的階梯寬度的情況下，從電磁鐵40產生的磁通密度的偏移量△B的偏差的指標即3σ(其中，σ為標准偏差)最小。因此，藉由驅動器80對電磁鐵40的線圈41施加具有這樣的階梯寬度Istep的階梯波形的電流，能夠使磁通密度指令值與從電磁鐵40產生的實際的磁通密度更精度良好地一致。
圖13B、13C是與圖13A相同的電磁鐵40的磁滯的實際測量資料的一例，將資料測定時的磁通密度指令值的間隔分別設為6G、10G。對於圖13B及13C的實際測量資料也進行與上述的圖13A的情況相同的評價實驗，比較△B的偏差。在圖14中表示比較效果。由此可知，在磁滯的實際測量資料獲取時的磁通密度指令值的間隔為6G的情況下，在將來自驅動器80的輸出電流的階梯寬度Istep設為相當於磁通密度換算的階梯寬度6G的階梯寬度時，從電磁鐵40產生的磁通密度的偏移量△B的偏差3σ最小。另外，在磁滯的實際測量資料獲取時的磁通密度指令值的間隔為10G的情況下，對於相當於磁通密度換算的階梯寬度為9G的驅動器80的輸出電流的階梯寬度Istep，磁通密度的偏移量△B的偏差3σ最小。
若總結以上的評價實驗的結果，從驅動器80向電磁鐵40輸出的階梯波形的電流的階梯寬度Istep優選設定為，將該階梯寬度Istep換算成磁通密度的階梯寬度與獲取電磁鐵40的磁滯的實際測量資料時的磁通密度指令值的間隔相等或者接近。由此，能夠使磁通密度指令值與從電磁鐵40產生的實際的磁通密度精度良好地一致。
圖15是例示出驅動器80輸出的斜坡波形的電流的圖。在圖15中，橫軸表示時間，縱軸表示電流。若從電流值決定部70向驅動器80指示控制的電流值In’(即，針對第n個磁通密度指令值而決定的控制電流值)，則驅動器80像圖示那樣，使該輸出電流從當前的電流值In-1’(即，針對第n-1個磁通密度指令值按照上次的電流值決定處理而決定的控制電流值)以規定的恆定變化率連續地變化，最終輸出目標的電流值In’的電流。這裡，按照每電流1A的遷移時間ttrans來定義電流的變化率。在圖15中，示出In’>In-1’、即電流增加的斜坡波形，但在In’<In-1’的情況下，當然成為電流減少的斜坡波形。
為了決定斜坡波形中的每單位電流的遷移時間ttrans的合適值，進行了與上述的階梯波形的情況相同的評價實驗。這裡，設為ttrans=30、40、50、60、70、80、90、100ms/A而獲取電磁鐵40的磁滯的實際測量資料，針對該各個每單位電流的遷移時間ttrans，與階梯波形的情況同樣地對磁通密度指令值與實際從電磁鐵40產生的磁通密度偏移量△B的偏差進行比較。
在圖16中表示比較效果。由此可知，每單位電流的遷移時間ttrans越長、即驅動器80的輸出電流的時間的變化越平緩，則磁通密度的偏移量△B的偏差3σ越小。因此，藉由驅動器80對電磁鐵40的線圈41施加具有這樣的每單位電流的遷移時間ttrans的斜坡波形的電流，能夠使磁通密度指令值與從電磁鐵40產生的實際的磁通密度更精度良好地一致。
根據以上說明的等離子體處理系統20，根據對線圈41的電流的施加歷史而對三個函數91、92、93進行區分，而控制流通於線圈41 的電流，由此不論電流施加的歷史如何，都能夠減少因磁滯引起的剩餘磁的影響。即，能夠使磁通密度指令值與藉由使電流流通於線圈41而實際得到的磁通密度值比以往更精度良好地一致。其結果為，能夠實現相同的等離子體處理系統20中的工序使用條件的再現性的提高、或者降低相同規格的等離子體處理系統20彼此間的個體差。並且，不論軛鐵42所具有的磁滯的大小如何，都能夠使磁通密度指令值與實際得到的磁通密度值精度良好地一致。因此，也可以使軛鐵42不使用磁滯較小的材料。其結果為，可以將能夠容易得到的廉價的材料用於軛鐵42。即，能夠減少等離子體處理系統20的成本、以及從等離子體處理系統20的訂購到交付為止所需要的時間。
B：變形例：
在上述的等離子體處理系統20中，從外部(在本實施例中，指令部22)輸入的指令值不限於磁通密度指令值。例如，也可以是，在指令部22中，將磁通密度指令值轉換成電流指令值I，將電流指令值I輸入給指令值獲取部60。指令值獲取部60所獲取的資訊也可以是能夠確定磁通密度指令值的任意的資訊。
另外，函數91、92、93不限於表示磁通密度指令值B(或者電流指令值I)與電流校正量Ic的對應關係的函數。函數91、92、93也可以是表示將與磁通密度指令值對應的控制電流值I’最終導出的任意的參數的對應關係的函數。例如，函數91、92、93也可以表示磁通密度與電壓的對應關係。或者，函數91、92、93也可以是表示磁通密度與電流的關係的函數。或者，函數91、92、93也可以是表示磁通密度指令值與控制電流值 I’的關係的函數。這樣，只要使用將磁通密度與電壓對應起來的函數，就不需要向其他的參數轉換，能夠根據期望的磁通密度而直接地決定控制電流值I’。因此，能夠減少電磁鐵控制裝置50的運算負荷。
以上，對幾個本發明的實施方式進行了說明，但上述的發明的實施方式是為了使本發明的理解變得容易，沒有限定本發明。本發明當然能夠在不脫離其主旨的情況下進行變更、改進，並且本發明包含其等價物。另外，在能夠解決上述的課題的至少一部分的範圍、或者實現效果的至少一部分的範圍內，能夠實現申請專利範圍以及說明書中記載的各結構要素的任意的組合、或者能夠省略。
In’:電流值
In-1’:電流值
Istep:階梯寬度
tstep:時間間隔

Claims (4)

  1. 一種電磁鐵控制裝置，係用於控制流通於具有軛鐵及線圈之電磁鐵的前述線圈的電流，該電磁鐵控制裝置係具備：指令值獲取部，係構成為：獲取與藉由使電流流通於前述線圈而得到的磁通密度的目標值相當的磁通密度指令值、或者能夠確定前述磁通密度指令值的資訊；電流值決定部，係根據前述磁通密度指令值而決定流通於前述線圈的電流的值；儲存部，係儲存根據前述電磁鐵的磁滯的實際測量資料而得的第一函數、第二函數及第三函數；以及驅動器，係根據決定的前述電流的值而對前述線圈施加階梯波形或者斜坡波形的電流；其中，前述電流值決定部係構成為執行如下的處理：第一處理，係在從前述軛鐵的消磁狀態使磁通密度增加的情況下，根據前述第一函數而決定流通於前述線圈的電流的值；第二處理，係在從前述軛鐵的第一磁化狀態使磁通密度減少的情況下，根據前述第二函數而決定流通於前述線圈的電流的值；第三處理，係在從前述軛鐵的第二磁化狀態使磁通密度增加的情況下，根據前述第三函數而決定流通於前述線圈的電流的值；第四處理，係在從前述軛鐵的第三磁化狀態使磁通密度減少的情況下，藉由以第一擴縮率對前述第二函數進行擴大或者縮小而將前述第二函數轉 換成第四函數，並根據轉換後的前述第四函數而決定流通於前述線圈的電流的值；以及第五處理，係在從前述軛鐵的第四磁化狀態使磁通密度增加的情況下，藉由以第二擴縮率對前述第三函數進行擴大或者縮小而將前述第三函數轉換成第五函數，並根據轉換後的前述第五函數而決定流通於前述線圈的電流的值；前述電流值決定部係構成為：在前述第四處理中，以使前述第二函數符合藉由預先從前述第三磁化狀態使磁通密度減少而得到的實際測量資料的方式，決定前述第一擴縮率，在前述第五處理中，以使前述第三函數符合藉由預先從前述第四磁化狀態使磁通密度增加而得到的實際測量資料的方式，決定前述第二擴縮率。
  2. 如請求項1所述的電磁鐵控制裝置，其中，前述階梯波形的電流的階梯寬度被設定為：將該階梯寬度換算成磁通密度的階梯寬度係與獲取前述電磁鐵的磁滯的實際測量資料時的磁通密度的間隔相等或者接近。
  3. 如請求項1所述的電磁鐵控制裝置，其中，前述第一函數、前述第二函數及前述第三函數為表示磁通密度與電流的關係的函數。
  4. 一種電磁鐵系統，係具有：請求項1所述的電磁鐵控制裝置；以及前述電磁鐵。
TW109123736A 2019-08-26 2020-07-14 電磁鐵控制裝置及電磁鐵系統 TWI849180B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-153950 2019-08-26
JP2019153950A JP7222848B2 (ja) 2019-08-26 2019-08-26 電磁石制御装置および電磁石システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202111762A TW202111762A (zh) 2021-03-16
TWI849180B true TWI849180B (zh) 2024-07-21

Family

ID=74677698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109123736A TWI849180B (zh) 2019-08-26 2020-07-14 電磁鐵控制裝置及電磁鐵系統

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11346896B2 (zh)
JP (1) JP7222848B2 (zh)
KR (1) KR20210024964A (zh)
CN (1) CN112435826A (zh)
TW (1) TWI849180B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6964039B2 (ja) * 2018-04-20 2021-11-10 株式会社荏原製作所 電磁石制御装置および電磁石システム
CN113125176B (zh) * 2021-06-17 2021-09-03 北京博科测试系统股份有限公司 单电磁铁试验台自动检测系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040003897A1 (en) * 2002-04-30 2004-01-08 Lam Research Corporation Plasma stabilization method and plasma apparatus
EP2866246A1 (en) * 2013-10-28 2015-04-29 Vapor Technologies, Inc. Low pressure remote arc assisted magnetron sputtering system, and corresponding method
US9390943B2 (en) * 2012-02-14 2016-07-12 Tokyo Electron Limited Substrate processing apparatus
JP2017084563A (ja) * 2015-10-27 2017-05-18 株式会社荏原製作所 電磁石制御装置および電磁石システム
CN107615890A (zh) * 2015-05-11 2018-01-19 株式会社荏原制作所 电磁铁装置、电磁铁控制装置、电磁铁控制方法及电磁铁系统

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6051069B2 (ja) 1977-12-28 1985-11-12 株式会社東芝 プラズマ制御装置
JPS6098822A (ja) 1983-11-01 1985-06-01 三菱電機株式会社 電磁機構の過熱検出器
JPS63162866A (ja) 1986-12-26 1988-07-06 Ulvac Corp スパツタリング用電磁石装置
JPH02195294A (ja) 1989-01-25 1990-08-01 Hitachi Ltd ヘリカル装置
JPH05267237A (ja) 1992-03-23 1993-10-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> プラズマ・ダメージ低減法およびプラズマ処理装置
JPH06335226A (ja) 1993-05-18 1994-12-02 Asmo Co Ltd Ｐｍ型ステッピングモータ
JPH0772277A (ja) 1993-06-23 1995-03-17 Toshiba Corp プラズマ制御装置
JP3602193B2 (ja) 1995-05-26 2004-12-15 松下電器産業株式会社 樹脂モールドトランス
JP2001165343A (ja) 1999-12-06 2001-06-22 Fuji Koki Corp 電磁アクチュエータ
JP2002164229A (ja) 2000-11-29 2002-06-07 Tokin Corp 応力緩和トランスおよびその製造方法
JP4508582B2 (ja) * 2003-09-04 2010-07-21 株式会社日立製作所 ヒステリシス磁界解析法及びシステム
US7686926B2 (en) 2004-05-26 2010-03-30 Applied Materials, Inc. Multi-step process for forming a metal barrier in a sputter reactor
JP4646069B2 (ja) 2005-11-14 2011-03-09 株式会社日立製作所 粒子線照射システム
JP4499673B2 (ja) 2006-02-22 2010-07-07 東芝エレベータ株式会社 磁気浮上装置
JP4509053B2 (ja) 2006-03-20 2010-07-21 東芝エレベータ株式会社 磁気浮上装置
KR100982733B1 (ko) 2008-01-07 2010-09-16 현대로템 주식회사 전자석 코일의 저항 변화에 따른 전류 제공 방법
JP4587005B2 (ja) * 2008-09-30 2010-11-24 日立金属株式会社 インダクタンス素子の直流重畳特性の解析方法及び電磁界シミュレータ
CN102577631B (zh) 2009-10-20 2015-08-12 朗姆研究公司 等离子体处理系统中的电流控制
JP5101662B2 (ja) 2010-06-17 2012-12-19 東光株式会社 コイル部品とその製造方法
JP5501181B2 (ja) 2010-09-29 2014-05-21 株式会社荏原製作所 電磁石制御装置
JP5558376B2 (ja) 2011-01-21 2014-07-23 三菱電機株式会社 電源装置
KR20120125187A (ko) 2011-05-06 2012-11-14 캐논 가부시끼가이샤 위치 결정 장치, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법
JP2013102098A (ja) 2011-11-09 2013-05-23 Toshiba Corp センサ保持装置およびセンサ保持方法
JP6018757B2 (ja) 2012-01-18 2016-11-02 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置
JP6008771B2 (ja) 2013-01-21 2016-10-19 東京エレクトロン株式会社 多層膜をエッチングする方法
JP2015011836A (ja) 2013-06-27 2015-01-19 古河電気工業株式会社 リレー制御装置
JP6790405B2 (ja) * 2016-03-25 2020-11-25 中国電力株式会社 電流検出用センサ及び地絡点標定システム
JP6954078B2 (ja) * 2017-12-13 2021-10-27 株式会社デンソー 電磁弁の駆動制御装置
JP6964039B2 (ja) 2018-04-20 2021-11-10 株式会社荏原製作所 電磁石制御装置および電磁石システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040003897A1 (en) * 2002-04-30 2004-01-08 Lam Research Corporation Plasma stabilization method and plasma apparatus
US9390943B2 (en) * 2012-02-14 2016-07-12 Tokyo Electron Limited Substrate processing apparatus
EP2866246A1 (en) * 2013-10-28 2015-04-29 Vapor Technologies, Inc. Low pressure remote arc assisted magnetron sputtering system, and corresponding method
CN107615890A (zh) * 2015-05-11 2018-01-19 株式会社荏原制作所 电磁铁装置、电磁铁控制装置、电磁铁控制方法及电磁铁系统
JP2017084563A (ja) * 2015-10-27 2017-05-18 株式会社荏原製作所 電磁石制御装置および電磁石システム

Also Published As

Publication number Publication date
JP7222848B2 (ja) 2023-02-15
US20220236341A1 (en) 2022-07-28
US11346896B2 (en) 2022-05-31
KR20210024964A (ko) 2021-03-08
JP2021034592A (ja) 2021-03-01
US20210063498A1 (en) 2021-03-04
US11662397B2 (en) 2023-05-30
CN112435826A (zh) 2021-03-02
TW202111762A (zh) 2021-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI849180B (zh) 電磁鐵控制裝置及電磁鐵系統
TWI699141B (zh) 電磁鐵裝置
JP2010519710A5 (zh)
CN110391062B (zh) 电磁铁控制装置和电磁铁系统
JP6530693B2 (ja) 電磁石制御装置および電磁石システム
US20190088453A1 (en) Plasma processing apparatus
Coumou et al. Time-Resolved Electron Density Measurement Characterization of E–H-Modes for Inductively Coupled Plasma Instabilities
Isupov et al. An investigation of electrophysical and thermophysical characteristics of low-frequency low-pressure inductive discharge of transformation type
US20090283502A1 (en) Plasma processing apparatus and control method for plasma processing apparatus
JP2015143622A (ja) 零磁束制御型電流センサおよび零磁束制御型電流センサに対する零調整方法
JP7480364B2 (ja) 質量分析装置とその制御方法
KR100551300B1 (ko) 2차원 평면구조의 비례전자석 설계를 위한 해석방법
CN110718434B (zh) 一种多线圈电流控制的均匀性调节方法
Decker The physical way of standardizing magnets
Huang et al. Optimizing Iron Core Structure for 72.5 kV Cup-shaped AMF Contacts using Response Surface and Multi-Objective Genetic Algorithm
KR20220083721A (ko) 유전체 기판의 플라즈마 처리를 위한 최적의 이온 에너지 결정
Biallas et al. Magnetic modeling vs measurements of the dipoles for the JLAB 10 kw Free Electron Laser Upgrade
Douglas et al. MAGNETIC MODELING VS MEASUREMENTS OF THE DIPOLES FOR THE JLAB 10 KW FREE ELECTRON LASER UPGRADE
Decker Stanford Linear Accelerator Center: Stanford, California 94309
JPS6144402B2 (zh)
JPS5961310A (ja) 移相器駆動回路系