WO2016181919A1

WO2016181919A1 - 電磁石装置、電磁石制御装置、電磁石制御方法、および電磁石システム

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Publication number: WO2016181919A1
Application number: PCT/JP2016/063698
Authority: WO
Inventors: 知範大橋; 茨田　敏光; 裕延山崎; 美沙子工藤; 佐藤　一樹
Original assignee: 株式会社荏原製作所
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2016-05-09
Publication date: 2016-11-17
Also published as: US11295935B2; KR20220104840A; US20180114678A1; KR102518084B1; TW201707521A; KR20180005183A; TWI726643B; KR102537164B1; KR102472651B1; CN107615890A; TW202027565A; CN113035493A; TWI699141B; CN113035493B; KR20220104295A; TWI735174B; TW202027564A; CN110213875A

Abstract

本発明に係る電磁石装置は、前面に環状の溝を有するヨークと、溝に配置される環状のコイルと、コイルの外面に設けられ、コイルをヨークに対して固定するエポキシ樹脂と、を有し、ヨークの溝の外周面と、コイルの径方向外側に設けられたエポキシ樹脂との間に隙間が設けられる。

Description

電磁石装置、電磁石制御装置、電磁石制御方法、および電磁石システム

　本発明は、例えばプラズマ処理装置のプラズマ密度の分布を制御するために用いられる電磁石装置に関する。
　本発明は、例えばプラズマ処理装置等のプラズマ密度の分布を制御するために用いられる電磁石制御装置及び電磁石制御方法に関する。
　本発明は、継鉄とコイルとを有する電磁石のコイルに流す電流を制御するための技術（電磁石装置、電磁石制御装置、電磁石制御方法、および電磁石システム）に関する。

　従来、プラズマエッチング装置等のプラズマ処理装置において、チャンバ内に発生するプラズマ密度の分布を、電磁石装置が発生させる磁界によって制御することが知られている。具体的には、例えばプラズマエッチング装置において、エッチングガスが導入されたチャンバ内部に互いに直交する方向の電場及び磁場を加えることにより、ローレンツ力が発生する。このローレンツ力により電子がドリフト運動を行いつつ、磁力線に捕捉される。これにより、電子とエッチングガスの分子や原子との衝突頻度が増加し、高密度のプラズマが発生する。これは、いわゆるマグネトロン放電ともいわれる。

　このようなプラズマ処理装置に用いられる電磁石装置として、鉄心からなる棒状のヨークの外周にコイルを巻回して形成した電磁石（例えば、特許文献１参照）や、板状のヨークに設けられた環状の溝にコイルを配置して形成された電磁石が知られている。

　また、プラズマエッチング装置等のプラズマ処理装置において、チャンバ内のプラズマ密度の分布を制御するために、チャンバの外部に配置された磁石が発生させる磁場を操作することが行われている。磁場を操作する方法として、例えば、永久磁石を機械的に動かしたり、電磁石に印加する電流を制御したりすることが知られている。永久磁石を機械的に動かす方法では、永久磁石が発生させる磁場強度が固定されるので、プラズマ密度分布の微調整をすることが困難であった。このため、従来は電磁石に印加する電流を制御することが採用されている。

　電磁石に印加する電流を制御する方法として、電磁石のコイルに流れる電流を検出し、検出した電流値と目標の電流値とを比較し、電磁石のコイルに流れる電流値が目標の電流値になるように電流値を制御することが知られている（例えば、特許文献２参照）。

　また、従来、プラズマ処理装置（例えば、プラズマエッチング装置等）において、マグネトロン放電を利用したエッチング方法が実用化されている。これは、エッチングガスが導入されたチャンバ内において、互いに直交する方向の電場および磁場を印加し、その際に生じる電子のドリフト運動を利用してウエハ表面を高効率にエッチングする方法である。

　かかるエッチング装置では、チャンバ内のプラズマ密度の分布を制御するために、チャンバの外部に配置された磁石によって発生される磁場が制御される。磁場を制御する方法として、例えば、永久磁石を機械的に移動させることや、電磁石に印加する電流を制御することが知られている。永久磁石を機械的に移動させる方法では、永久磁石によって発生される磁場強度が固定されるので、プラズマ密度分布を微調整することが困難である。このため、従来は、電磁石に印加する電流を制御する方法が採用されている（例えば、下記の特許文献２）。

　一方、電磁石に関して、電磁石に印加する制御電流と、発生する磁束密度と、の間に磁気ヒステリシス（以下、単に、ヒステリシスとも呼ぶ）が存在することが知られている。すなわち、電磁石に印加した電流に対して得られる磁束密度は、残留磁場の影響を受けるので、同じ印加電流に対して毎回同じ磁束密度値が再現されるとは限らない。

　このような残留磁気の影響を低減する方法の１つは、ヒステリシス損が非常に小さい軟磁性材料（例えば、純鉄系材料や電磁鋼板など）を継鉄として用いることである。このような材料を用いれば、同じ印加電流に対して一定の許容差内の磁束密度を安定して得ることができる。残留磁気の影響を低減する他の方法は、ヒステリシス特性を考慮して電流値を補正することである（例えば、下記の特許文献３）。

特開２０１３－１４９７２２号公報特開２０１２－７４９７２号公報特開２００７－１３２９０２号公報

　板状のヨークに設けられた環状の溝にコイルを配置して形成される電磁石装置においては、例えば熱硬化性樹脂等によりコイルが溝に固定される。熱硬化性樹脂は、熱硬化反応及び硬化時の高温から常温へ戻す際の熱収縮により、収縮する。この熱硬化性樹脂の収縮は、ヨークを変形させることになる。ヨークが変形すると、プラズマ処理装置のチャンバ内に形成される磁場が処理対象物である基板の平面に対して均一でなくなり、その結果、基板に対する処理が均一に行われなくなるという問題点がある。

　本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、ヨークの変形が抑制された電磁石装置を提供することである。

　また、上記のように電磁石に印加する電流を制御する場合、ＰＩ制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｔｅｇｒａｌ制御）が行われていた。ＰＩ制御では、一般的に、指令値に対して偏差が必ず生じることが知られている。電磁石に流れる電流を指令値に迅速に近づけるためには、ＰＩ制御の比例ゲイン又は積分定数として比較的大きな値を設定する必要があった。しかしながら、比例ゲイン又は積分定数として比較的大きな値を設定すると、ＰＩ制御の安定余裕が少なくなり、電流のオーバーシュートの原因となる恐れがあった。また、制御系や電磁石に機差や特性変化が生じた場合、制御が不安定になる恐れがあった。

　本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、電磁石に流れる電流を指令値に比較的迅速に近づけることができる電磁石制御装置及び電磁石制御方法を提供することである。

　また、継鉄に軟磁性材料を用いる方法では、軟磁性材料は、性能の良いものを選ぶほど高価になり、しかも、加工形状や母材の大きさに制限がある場合が多い。このため、入手先の少なさや加工コスト増大の問題を避けることができない。

　また、ヒステリシス特性を考慮して電流値を補正する従来の方法は、プラズマ処理装置への適用が難しい。例えば、上記の特許文献３では、電流は、予め定められた最大値と最小値との間をサイクリックに変化するように制御される。そして、このような制御において、ヒステリシス特性を考慮した関数を用いて電流値が補正される。一方、プラズマ処理装置では、処理状況に応じた所望の磁束密度を得るために、電流値が不規則に制御される。このことは、状況に応じて、考慮すべき残留磁気の量が異なることを意味している。つまり、特許文献３の技術をプラズマ制御装置にそのまま適用することはできない。

　このようなことから、プラズマ処理装置において再現性の低下や装置の固体差の要因となり得る現象が許容差内に収まるように電磁石を制御できる技術が開発されることが望ましい。また、そのような技術において、演算負荷を低減できること、低コスト化すること、および、電磁石制御装置の発注から納品までに要する時間を低減することの少なくとも１つが達成されることが望ましい。あるいは、同じ継鉄材料を用いた場合、磁束密度出力制御をより高精度化できることが望ましい。

　本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

　本発明の一側面に係る電磁石装置は、プラズマ処理装置に用いられる電磁石装置であって、前面に環状の溝を有するヨークと、前記溝に配置される環状のコイルと、前記コイルを内包するように設けられ、前記コイルを前記ヨークに対して固定しかつ伝熱するための樹脂と、を有し、前記ヨークの前記溝の外周面と、前記コイルの径方向外側に設けられた前記樹脂との間に隙間が設けられる。

　本発明の一側面に係る電磁石制御装置は、電磁石の励磁コイルに供給する電流を制御する電磁石制御装置であって、前記励磁コイルに電流を流すためのドライバと、前記励磁コイルに流れる電流値を示す信号を取得する電流値取得部と、前記励磁コイルに流れる電流を制御する電流制御部と、を有し、前記電流制御部は、前記励磁コイルの抵抗値に基づいて、予め設定された目標電流値の電流を前記励磁コイルに流すための出力電圧指令値を算出する出力電圧指令値算出部と、前記目標電流値と前記電流取得部により取得された信号が示す電流値との電流偏差を算出する電流偏差算出部と、前記出力電圧指令値に前記電流偏差を加算する加算部と、を有し、前記電流制御部は、前記電流偏差が加算された出力電圧指令値を前記ドライバに送信するように構成される。

　本発明の一側面に係る電磁石の制御方法は、電磁石の励磁コイルに供給する電流を制御する電磁石の制御方法であって、前記励磁コイルの抵抗値に基づいて、目標電流値の電流を前記励磁コイルに流すための出力電圧指令値を算出する工程と、前記算出された出力電圧指令値に基づいて前記励磁コイルに電流を流す工程と、前記励磁コイルに流れる電流値を示す信号を取得する工程と、前記目標電流値と前記取得された信号が示す電流値との電流偏差を算出する工程と、前記算出された出力電圧指令値に前記電流偏差を加算する工程と、前記電流偏差が加算された出力電圧指令値に基づいて前記励磁コイルに電流を流す工程と、を有する。

　本発明の一側面によれば、継鉄とコイルとを有する電磁石のコイルに流す電流を制御するための電磁石制御装置が提供される。この電磁石制御装置は、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、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、磁束密度指令値に基づいて、コイルに流す電流の値を決定する電流値決定部と、を備えている。電流値決定部は、継鉄の消磁状態から磁束密度の絶対値を増加させる場合に、第１の関数に基づいてコイルに流す電流の値を決定する第１の処理と、継鉄の着磁状態から磁束密度の絶対値を減少させる場合に、第２の関数に基づいてコイルに流す電流の値を決定する第２の処理と、継鉄の着磁状態から磁束密度の絶対値を増加させる場合に、第３の関数に基づいてコイルに流す電流の値を決定する第３の処理と、を実行するように構成される。

本発明の実施形態に係る電磁石装置が用いられるプラズマ処理装置の概略側断面図である。本発明の実施形態に係る電磁石装置の上面図である。本発明の実施形態に係る電磁石装置の側断面図である。本発明の実施形態に係る電磁石装置の部分拡大断面図である。本発明の実施形態に係る電磁石装置の斜視図である。本発明の実施形態に係る電磁石装置の部分拡大断面図である。冷却プレートの断面の一例を示す図である。冷却プレートの断面の一例を示す図である。本発明の第２実施形態に係る電磁石制御装置が用いられるプラズマ処理装置の概略側断面図である。第２実施形態に係るコントローラと電磁石装置の励磁コイルとを示すブロック図である。第２実施形態に係るＣＰＵ電流制御部の制御ブロック図である。第３実施形態に係るコントローラと電磁石装置の励磁コイルとを示すブロック図である。第３実施形態に係るＣＰＵ電流制御部の制御ブロック図である。本発明の一実施形態としてのプラズマエッチングシステムの概略構成を示すブロック図である。電磁石の概略構成を示す部分断面図である。関数に基づいて電流値を決定する概念を示す説明図である。電流値決定処理の流れを示すフローチャートである。消磁状態から磁束密度を増加させる場合に電流値を決定する概念を示す模式図である。図１８の状態からさらに磁束密度を増加させる場合に電流値を決定する概念を示す模式図である。着磁状態から磁束密度を減少させる場合に電流値を決定する概念を示す模式図である。着磁状態から磁束密度を減少させる場合に電流値を決定する他の概念を示す模式図である。着磁状態から磁束密度を増加させる場合に電流値を決定する概念を示す模式図である。着磁状態から磁束密度を増加させる場合に電流値を決定する他の概念を示す模式図である。第５実施形態としての電磁石の概略構成を示す部分断面図である。測定点Ｍ１における磁束密度の補正例を示す概念図である。測定点Ｍ２における磁束密度の補正例を示す概念図である。測定点Ｍ３における磁束密度の補正例を示す概念図である。測定点Ｍ４における磁束密度の補正例を示す概念図である。第６実施形態としての、各コイルの相互干渉を反映する方法の一例を示す説明図である。第６実施形態としての、各コイルの相互干渉を反映する方法の一例を示す説明図である。第７実施形態としてのプラズマエッチングシステムの概略構成を示すブロック図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電磁石装置が用いられるプラズマ処理装置の概略側断面図である。図１に示すように、プラズマ処理装置１０は、チャンバ１３と、基板Ｗを載置するための基板ステージ１４と、チャンバ１３の上面に配置された電磁石装置２０と、電磁石装置２０を制御するためのコントローラ１１とを備えている。

　基板ステージ１４はチャンバ１３内に配置され、その上面に基板Ｗが載置される。チャンバ１３内は図示しない真空ポンプにより排気される。チャンバ１３内には、図示しないガス導入手段が設けられ、ガス導入手段により例えばエッチングガス等がチャンバ１３内に導入される。

　電磁石装置２０は、隔壁（チャンバ１３の天板）を介してチャンバ１３内に磁場を形成するように構成される。電磁石装置２０が形成する磁場は、電磁石装置２０の周方向に均一な略同心円状の磁場となる。

　コントローラ１１は、電磁石装置２０と電気的に接続される。コントローラ１１は、電磁石装置２０に任意のコイル電流を印加することができるように構成される。

　プラズマ処理装置１０は、例えば、基板ステージ１４とチャンバ１３の天板との間に形成された鉛直方向の電場に対して直交する方向に、電磁石装置２０によって水平方向の磁場が形成される。これにより、プラズマ密度分布がコントロールされ、基板が処理される。

　次に、図１に示した本発明の実施形態に係る電磁石装置２０について詳細に説明する。図２は電磁石装置２０の上面図であり、図３は図２に示した３－３断面における電磁石装置２０の側断面図であり、図４は図３に示した電磁石装置２０の破線枠で囲った部分の拡大断面図であり、図５は電磁石装置２０の斜視図である。なお、以下の説明において電磁石装置２０の「前面」とはプラズマ処理装置１０の基板Ｗ（処理対象物）に向けられる面をいい、電磁石装置２０の「背面」とは前面と逆側の面をいう。

　図２及び図３に示すように、電磁石装置２０は、略円盤状のヨーク２１と、環状のコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄと、ヨーク２１の背面側に配置される冷却プレート４０と、ヨーク２１の背面と冷却プレート４０との間に配置される伝熱シート４５と、を有する。

　ヨーク２１は、例えば表面にＮｉめっきがされた純鉄から形成される。純鉄は加工性のよいものが望ましい。ヨーク２１の中心には、例えばプラズマ処理ガス等の配管を通すための貫通孔３０がヨーク２１の厚さ方向に形成される。ヨーク２１は、略円盤状のバックヨーク２１ａと、バックヨーク２１ａの前面に設けられる５つのヨーク側面部２１ｂとを有する。５つのヨーク側面部２１ｂは、それぞれ径の異なる環状に形成される。言い換えれば、ヨーク２１は、同心円状に４つの環状の溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄをその前面に有する。溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、溝２２ａが最も径が小さく、溝２２ｂ、溝２２ｃ、溝２２ｄの順に径が大きくなるように形成される。

　コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、それぞれ径が異なるように形成される。即ち、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、コイル２３ａが最も径が小さく、コイル２３ｂ、コイル２３ｃ、コイル２３ｄの順に径が大きくなるように形成される。コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、それぞれ溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの内部に配置される。なお、ここで「内部に配置される」とは、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄからはみ出ることなく、完全に溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ内に配置されることを意味する。コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電することによって発生する磁場の磁力線は、ヨーク２１のバックヨーク２１ａ及びヨーク側面部２１ｂを通過するので、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ内部に配置されることにより、磁力線がヨーク２１を通過しやすくなる。このため、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄからはみ出るように配置される場合に比べて、磁場分布のばらつきを抑えることができる。

　溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄには、それぞれエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが設けられる。エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを内包するように設けられ、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄをヨーク２１に対して固定し且つ伝熱する。ここで、本発明は、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄに限らず、例えば、シリコーン系樹脂又はウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂を採用することができる。耐熱性、熱膨張率、および熱伝導性の良好なエポキシ樹脂を用いることが好ましい。

　上述したように、熱硬化性樹脂は、熱硬化反応及び硬化時の高温から常温へ戻す際の熱収縮により、収縮する。この熱硬化性樹脂の収縮は、ヨーク２１を変形させることがある。この変形の１つのモードは、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの径方向外側に設けられた熱硬化性樹脂がヨーク２１の溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの外周面を径方向内側に引っ張ることによって生じる。このため、本実施形態に係る電磁石装置２０では、図３及び図４に示すように、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの径方向外側に設けられたエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄと、ヨーク２１の溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの外周面との間に、それぞれ隙間２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄが設けられる。一方で、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの径方向内側が、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを介して、ヨーク２１に対して固定される。

　図４に示すように、溝２２ａの外周面には、例えばフッ素系剥離剤２９が塗布される。この剥離剤２９は、溝２２ａにエポキシ樹脂２４ａを充填する前に溝２２ａの外周面に塗布される。これにより、エポキシ樹脂２４ａを熱硬化させることによりエポキシ樹脂２４ａが収縮したときに、エポキシ樹脂２４ａが溝２２ａの外周面から容易に剥離される。このため、ヨーク２１に加えられる応力が抑制されつつ、隙間２７ａが形成される。図中省略されているが、同様に溝２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの外周面にも剥離剤２９が塗布される。

　エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの外周面から剥離させることで、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄの収縮によって生じるヨーク２１の径方向内側への応力が低減され、ヨーク２１が変形することを抑制することができる。

　コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの幅方向中央部が、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの幅方向中央よりも、径方向内側に位置するように配置され、且つコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの深さ方向中央部が、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの深さ方向中央よりも、底部側に位置するように配置される。

　図４に示すように溝２２ａ，２２ｂの内周面は、溝２２ａ，２２ｂの深さが深くなるに従って幅が広くなるテーパ面４４ａ，４４ｂを有する。即ち、テーパ面４４ａ，４４ｂにより、溝２２ａ，２２ｂの底部側の幅が比較的広く形成され、溝２２ａ，２２ｂの入口側（底部側と逆側）の幅が比較的狭く形成される。図示のように溝２２ａ，２２ｂの内周面の一部がテーパ状に形成されていてもよいし、内周面の全部がテーパ状に形成されていてもよい。尚、テーパ角度は約２°以上約３°以下が望ましい。これにより、コイル２３ａ，２３ｂ及びエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂが溝２２ａ，２２ｂから脱落することを抑制することができる。図中省略されているが、同様に溝２２ｃ，２２ｄの外周面も、その深さ方向に沿って幅が広くなるテーパ面を有する。

　図３に示すように、ヨーク２１のバックヨーク２１ａには、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの内部とヨーク２１の背面側とを貫通する貫通孔２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄが形成される。図２に示すように、貫通孔２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄはそれぞれ３つの孔から構成される。コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電するための２本の配線（図６参照）とコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの温度を検出する図示しない２本の温度センサの配線とからなる計４本の配線が、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄから貫通孔２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄの３つの孔をそれぞれ通じて、ヨーク２１の背面側に配置される。

　図２及び図３に示すように、冷却プレート４０は、ヨーク２１の背面側に配置され、例えばボルトなどの締結部材５０により、ヨーク２１に締結される。冷却プレート４０は、厚み方向に貫通する孔４３ａ，４３ｂ，４３ｃを有する。孔４３ａ，４３ｂ，４３ｃは、冷却プレート４０がヨーク２１の背面に締結されたときに、貫通孔２８ａ，２８ｂ，２８ｃの位置に対応する位置に配置されるように形成される。したがって、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃに通電するための配線（図６参照）及びコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃの温度を検出する図示しない温度センサの配線は、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃから貫通孔２８ａ，２８ｂ，２８ｃ及び孔４３ａ，４３ｂ，４３ｃを通じて、冷却プレート４０の背面側に配置される。ヨーク２１の貫通孔２８ｄが形成される位置の背面側には冷却プレート４０は配置されない。このため、コイル２３ｄに通電するための配線（図６参照）及びコイル２３ｄの温度を検出する図示しない温度センサの配線は、貫通孔２８ｄのみを通じてヨーク２１の背面側に配置される。

　図２及び図５に示すように、冷却プレート４０は、その内部に水を通過させる水冷管４１を有し、水冷管４１は冷却プレート４０の外部に位置する入口４１ａ及び出口４１ｂを有する。

　図３に示すように、ヨーク２１の背面には凹部２１ｃが形成される。凹部２１ｃには、ヨーク２１の熱を冷却プレート４０に伝えるための伝熱シート４５が配置される。即ち、伝熱シート４５の一方の面がヨーク２１に接触し他方の面が冷却プレート４０に接触するように、伝熱シート４５はヨーク２１の背面と冷却プレート４０との間に配置される。伝熱シート４５は、ヨーク２１の背面と冷却プレート４０との間の略全体に亘って配置されている。冷却プレート４０は、締結部材５０によって伝熱シート４５に密着するように締結される。凹部２１ｃの深さは伝熱シート４５に適当なつぶし圧を与え、これにより伝熱特性が保たれる。

　コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電することによって生じる熱は、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを介してヨーク２１に伝わる。ヨーク２１に伝わった熱は、バックヨーク２１ａから伝熱シート４５により効率よく冷却プレート４０に伝わる。このようにして、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電することよって生じる熱が効率よく抜熱される。

　また、冷却プレート４０の背面側に図１に示したコントローラ１１を配置した場合は、冷却プレート４０は、コントローラ１１が有するアンプ等の抜熱も行うことができる。

　次に、図２に示したコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの配線の構成について説明する。図６は、電磁石装置２０の部分拡大断面図である。コイル２３ａは配線５２ａ，５３ａを有し、コイル２３ｂは配線５２ｂ，５３ｂを有する。図示省略されているが、コイル２３ｃ，２３ｄも同様にそれぞれ配線を有する。コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、それぞれ別の配線によりコントローラ１１と通電可能に接続されているので、コントローラ１１はそれぞれのコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを独立して制御することができる。このため、コントローラ１１が各コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄにそれぞれ任意の電流を印加することにより、電磁石装置２０の前面側に任意の同心円状の磁場を形成することができる。ひいては、図１に示したプラズマ処理装置１０において、チャンバ１３内に形成されるプラズマの分布を調節することができる。

　次に、図２ないし図６に示した冷却プレート４０の冷却構造について説明する。図７及び図８は、冷却プレート４０の断面の一例を示す図である。なお、説明の便宜上、図３に示したヨーク２１及び伝熱シート４５が図７及び図８に簡略化されて図示されている。

　図７に示すように、伝熱シート４５を介してヨーク２１の背面側に配置される冷却プレート４０は、伝熱シート４５と接触する側（前面側）に溝６０を有する。溝６０には、内部に水等の冷却媒体が流れる水冷パイプ６１が設けられる。水冷パイプ６１と溝６０との隙間にはシール剤６２が充填され、シール剤６２によって水冷パイプ６１が溝６０の内部に固定される。これにより、水冷パイプ６１に流れる冷却媒体は、ヨーク２１、伝熱シート４５、及びシール剤６２を介して、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ（図３等参照）に通電することにより発生する熱を効率よく吸収することができる。図示の矢印Ａ１は、熱の移動を示している。なお、冷却プレート４０は、例えばアルミニウムから構成され、水冷パイプ６１はステンレス鋼（ＳＵＳ）等から構成される。

　また、図８に示す冷却プレート４０は、伝熱シート４５と接触する側（前面側）に凹部６５を有し、凹部６５に溝６０が形成される。溝６０には、水冷パイプ６１が設けられる。水冷パイプ６１と溝６０との隙間にはシール剤６２が充填される。さらに、凹部６５には、水冷パイプ６１を溝６０に押さえつけるように構成された押さえ板６６が設けられる。押さえ板６６は、押えネジ６３により冷却プレート４０に固定される。これにより、水冷パイプ６１は、シール剤６２と押さえ板６６により、溝６０内に固定される。コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ（図３等参照）に通電することにより発生する熱は、図７に示した冷却プレート４０と同様に、ヨーク２１、伝熱シート４５、及びシール剤６２を介して、水冷パイプ６１に流れる冷却媒体に効率よく吸収される。また、図８に示す冷却プレート４０では、押さえ板６６が、溝６０内に水冷パイプ６１を確実に固定することができる。

　以上で説明したように、本実施形態に係る電磁石装置２０は、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの径方向外側に設けられたエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄと溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの外周面との間に隙間２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄが設けられるので、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄの収縮によってヨーク２１が変形することを抑制することができる。加えて、プラズマ処理時にコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに電流が加えられるとコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが発熱し、ヨーク２１が熱せられる。このとき、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄとヨーク２１との熱膨張係数の差によって生じる応力を、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの外周面に接着している場合に比べて緩和することができる。

　また、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの外周面に剥離剤２９が塗布されているので、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが熱硬化したときに、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの外周面から容易に剥離される。このため、ヨーク２１に加わる応力を低減しつつ、隙間２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを容易に形成することができる。

　なお、本実施形態に係る電磁石装置２０では、剥離剤２９を用いているが、これに限られない。例えばコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの径方向外側に設けられたエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄと溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの外周面との間にスペーサを配置する等して、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄにエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４が溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄに接着しないようにし、隙間２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄを形成してもよい。

　本実施形態に係る電磁石装置２０では、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの内部に収納されるので、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄからはみ出るように配置される場合に比べて、磁場分布のばらつきをより抑えることができる。

　本実施形態に係る電磁石装置２０では、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの幅方向中央部が溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの幅方向中央よりも径方向内側に位置するように配置される。これにより、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄがよりヨーク２１に近い位置に配置されるので、ヨーク２１との間に隙間のないコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの径方向内側からエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを介して、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電することにより発生する熱を効率よくヨーク２１に伝達することができる。

　本実施形態に係る電磁石装置２０では、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの深さ方向中央部が溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの深さ方向中央よりも底部側に位置するように配置される。これにより、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄがよりヨーク２１に近い位置に配置されるので、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電することにより発生する熱がエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを介して効率よくヨーク２１に伝達される。

　本実施形態に係る電磁石装置２０では、熱硬化性樹脂として耐熱性の良好な樹脂、例えばエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを用いているので、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電することにより発生する熱によって、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄの強度が低下することを抑制することができる。また、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは比較的熱膨張係数が小さいので、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電することにより発生する熱によるエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄの膨張量を比較的小さくすることができ、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄの膨張によるコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの位置の変動を抑制することができる。さらに、熱硬化性樹脂として熱伝導率が良好な（高い）樹脂、例えばエポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを用いているので、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電することにより発生する熱を効率よくヨーク２１へ伝達することができる。なお、本実施形態ではエポキシ樹脂を用いているが、これに限らず耐熱性および熱伝導性の良好な他の樹脂を用いることもできる。ここで、本実施形態で用いられる良好な耐熱性及び熱伝導性を有する熱硬化性樹脂は、約０．５ｗ／ｍ・ｋ以上の熱伝導性を有することが望ましく、ガラス転移点温度が約１５０℃以上の耐熱性を有することが望ましい。

　本実施形態に係る電磁石装置２０では、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの内周面の少なくとも一部が、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの深さが深くなるに従って幅が広くなるテーパ面を有するので、万が一エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄの径方向内側及び背面側が溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄから剥離したときであっても、エポキシ樹脂２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄのテーパ面に引っ掛かり、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄから脱落することを防止することができる。

　本実施形態に係る電磁石装置２０では、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電する配線を、貫通孔２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄを介して、ヨーク２１及び冷却プレート４０の背面側に配置させる。これにより、配線によって生じる磁場の影響を抑制することができ、電磁石装置２０の前面側に周方向に均一な磁場を形成することができる。

　本実施形態に係る電磁石装置２０では、ヨーク２１の背面側に冷却プレート４０が配置されるので、コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに通電することにより発生する熱をヨーク２１から抜熱することができる。さらに、本実施形態に係る電磁石装置２０では、ヨーク２１の背面と冷却プレート４０との間に配置される伝熱シート４５を有するので、ヨーク２１からの抜熱をより効率よく行うことができる。

　以上で説明した実施形態に係る電磁石装置２０は、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ及びコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ等を４つずつ有するものとして説明しているが、これに限らず、溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ及びコイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ等は少なくとも１つ以上であればよい。

　また、以上で説明した実施形態では、プラズマ処理装置１０の例としてプラズマエッチング装置を挙げているが、これに限られず、プラズマの生成に磁力を用いる装置、例えばスパッタリング装置やプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置等にも電磁石装置２０を適用することができる。

＜第２実施形態＞
　以下、本発明の第２実施形態について図面を参照して説明する。図９は、本発明の第２実施形態に係る電磁石制御装置であるコントローラが用いられるプラズマ処理装置の概略側断面図である。図９に示すように、プラズマ処理装置１０－１は、チャンバ１３－１と、基板Ｗ－１を載置するため基板ステージ１４－１と、チャンバ１３－１の上面に配置された電磁石装置１１－１と、電磁石装置１１－１を制御するためのコントローラ２０－１（電磁石制御装置）とを備えている。

　基板ステージ１４－１はチャンバ１３内－１に配置され、その上面に基板Ｗ－１が載置される。チャンバ１３－１内は図示しない真空ポンプにより排気される。チャンバ１３－１内には、図示しないガス導入手段が設けられ、ガス導入手段により例えばエッチングガス等がチャンバ１３－１内に導入される。

　電磁石装置１１－１は、隔壁（チャンバ１３－１の天板）を介してチャンバ１３－１内に磁場を形成するように構成される。電磁石装置１１－１が形成する磁場は、基板Ｗ－１の面に対して平行な水平磁場となる。

　コントローラ２０－１は、電磁石装置１１－１と電気的に接続される。コントローラ２０－１は、電磁石装置１１－１に任意のコイル電流を印加することができるように構成される。また、コントローラ１１－１は、電磁石装置１１－１が備える図示しない温度センサからの温度情報（温度信号）を受信可能に構成される。コントローラ２０－１の配置場所は任意であり、例えば装置フレームを設け、この装置フレームに取り付けておくことができる。

　プラズマ処理装置１０－１は、例えば、基板ステージ１４－１とチャンバ１３－１の天板との間に電位差を与えることで、基板１２－１の面に対して垂直方向に電場を形成することができる。この垂直方向の電場に対して直交する方向に、電磁石装置１１－１によって水平磁場が形成される。これにより、高密度プラズマが発生し、基板が処理される。

　次に、図９に示した本発明の実施形態に係るコントローラ２０－１について詳細に説明する。
　図１０は、図９に示したコントローラ２０－１と電磁石装置１１－１の励磁コイルとを示すブロック図である。図示のように、本発明の第２実施形態に係るコントローラ２０－１は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などのユーザ／上位装置インターフェース部３１－１から予め定められた目標電流値である電流指令値Ｓ１を受信可能に構成される。また、コントローラ２０－１は、図９に示した電磁石装置１１－１の励磁コイル４０－１と接続され、所定の電圧を励磁コイル４０－１に印加するように構成される。

　また、励磁コイル４０－１の配線には、励磁コイル４０－１に流れる電流を検出する電流検出器４２－１が設けられる。この電流検出器４２－１は、検出した励磁コイル４０－１に流れる電流の値をコントローラ２０－１に送信するように構成される。

　コントローラ２０－１は、ユーザ／上位装置インターフェース部３１－１から電流指令値信号Ｓ１を受信するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）電流制御部３０－１と、ＣＰＵ電流制御部３０－１からの出力電圧指令値Ｓ２を受信するＤ／Ａ変換部３２－１と、Ｄ／Ａ変換部３２－１からの出力電圧指令値Ｓ３を受信する増幅器３３－１（ドライバ）と、を有する。なお、第２実施形態及び以下で説明する第３実施形態においては、ＣＰＵ電流制御部３０－１を有するものとして説明するが、これに代えて、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を備えるＤＳＰ電流制御部を設けてもよい。

　また、コントローラ２０－１は、電流検出器４２－１からの励磁コイル４０－１の電流値を示す電流信号Ｓ８を取得する増幅器３７－１（電流値取得部）と、増幅器３７－１からの電流信号Ｓ９を取得するＡ／Ｄ変換部３６－１と、を有する。

　励磁コイル４０－１に流す電流を制御するために、まず、ユーザ／上位装置インターフェース部３１－１からデジタル量の電流指令値信号Ｓ１がＣＰＵ電流制御部３０－１に送信される。ＣＰＵ電流制御部３０－１は、受信した電流指令値信号に基づいて出力電圧を算出し、デジタル量の出力電圧指令値Ｓ２をＤ／Ａ変換部３２－１へ送信する。Ｄ／Ａ変換部３２－１は、デジタル量の出力電圧指令値Ｓ２をアナログ量の出力電圧指令値Ｓ３に変換し、アナログ量の出力電圧指令値Ｓ３を増幅器３３－１に送信する。増幅器３３－１は、出力電圧指令値Ｓ３を増幅してアナログ量の出力電圧を励磁コイル４０－１に印加し、励磁コイル４０－１に電流を流す。

　電流検出器４２－１は、励磁コイル４０－１に流れる電流を検出し、電流信号Ｓ８を増幅器３７－１に送信する。増幅器３７－１は電流信号Ｓ８を増幅して、アナログ量の電流信号Ｓ９をＡ／Ｄ変換部３６－１に送信する。Ａ／Ｄ変換部３６－１は、アナログ量の電流信号Ｓ９をデジタル量に変換した電流値信号Ｓ１０をＣＰＵ制御部３０－１に送信する。

　ＣＰＵ電流制御部３０－１は、受信した電流値信号Ｓ１０に基づいて、出力電圧指令値信号Ｓ２を再度算出し、Ａ／Ｄ変換部３２－１及び増幅器３３－１を介して励磁コイル４０－１に流す電流を制御する。

　ＣＰＵ電流制御部３０－１は、Ａ／Ｄ変換部３６－１から受信した電流値信号Ｓ１０と、ユーザ／上位装置インターフェース部３１－１からの電流指令値信号Ｓ１とを比較するように構成される。ＣＰＵ電流制御部３０－１は、電流値信号Ｓ１０の電流値と電流指令値信号Ｓ１の電流値との偏差を算出し、この偏差とＣＰＵ電流制御部３０－１のメモリに記憶された所定値とを比較する。ＣＰＵ電流制御部３０－１は、偏差が所定値以上であると判定した場合は、励磁コイル４０－１に異常が発生したと判断し、図示しない外部の表示手段等に警告を発するように構成される。つまり、所定値をある程度大きい値に設定することで、偏差が大きいか否かが判定される。偏差が大きいということは、実際に励磁コイル４０－１に流れる電流値が指令値と大きく離れていることを意味する。この場合、例えば励磁コイル４０－１にレアショート（Ｌａｙｅｒ　Ｓｈｏｒｔ）が発生した状況等が想定される。

　図１１は、図１０に示したＣＰＵ電流制御部３０－１の制御ブロック図である。
　ＣＰＵ電流制御部３０－１は、図１０に示した電流指令値信号Ｓ１に基づいて出力電圧指令値を算出する出力電圧指令値算出部２１－１と、図１０に示した電流値信号Ｓ１０と電流指令値信号Ｓ１との電流偏差信号Ｓ１２を算出し、これにＰＩ制御を行う電流偏差算出部２２－１と、電流偏差算出部２２－１から出力された出力信号Ｓ１４と出力電圧指令値算出部２１－１から出力される出力電圧指令値信号Ｓ１５とを加算する加算部２９－１と、を備える。

　電流指令値算出部２１－１は、所定の使用条件における励磁コイル４０－１（図１０参照）の抵抗値（直列抵抗値）が保存されたメモリ部２３－１と、この抵抗値と電流指令値信号Ｓ１とに基づいて出力電圧指令値を算出する算出部２４－１とを備える。

　電流偏差算出部２２－１は、電流指令値信号Ｓ１と電流値信号Ｓ１０とから電流偏差を算出して電流偏差信号Ｓ１２を出力する減算部２５－１と、電流偏差信号Ｓ１２に積分動作を行う例えばローパスフィルタ等を有する積分動作部２６－１と、積分動作が行われた電流偏差信号Ｓ１３に比例動作を行う比例動作部２７－１とを備える。

　ＣＰＵ電流制御部３０－１は、図１０に示したユーザ／上位装置インターフェース部３１－１から受信した電流指令値Ｓ１を出力電圧指令値算出部２１－１に送信する。出力電圧指令値算出部２１－１では、所定の使用条件における励磁コイル４０－１（図１０参照）の抵抗値（Ｒ_ｔ）（デジタル値）がメモリ部２３－１から読み出され、算出部２４－１へ送られる。算出部２４－１では、抵抗値（Ｒ_ｔ）と電流指令値信号Ｓ１の電流指令値（Ｉ_０）より、出力電圧指令値（Ｖ_ｏ）を算出する。即ち、オームの法則に従って、計算式Ｖ_ｏ＝Ｉ_０×Ｒ_ｔにより、出力電圧指令値（Ｖ_ｏ）が算出される。算出された出力電圧指令値（Ｖ_ｏ）は、出力電圧指令値信号Ｓ１５として加算部２９－１へ送られる。これにより、励磁コイル４０－１（図１０参照）の抵抗値を考慮したうえで、電流指令値（Ｉ_０）に直接対応する出力電圧指令値（Ｖ_ｏ）を算出して出力することができるので、偏差のみに基づいて出力電圧指令値を算出する場合に比べて、励磁コイル４０－１に流れる電流が目標電流値（電流指令値）に達するまでの時間（応答時間）を短くすることができる。

　一方で、電流偏差算出部２２－１が電流値信号Ｓ１０を受け取ると、減算部２５－１は電流指令値信号Ｓ１が示す電流値から電流値信号Ｓ１０が示す電流値を減算して電流偏差を算出する。減算部２５－１は、算出した電流偏差を電流偏差信号Ｓ１２として積分動作部２６－１に出力する。積分動作部２６－１は、電流偏差信号Ｓ１２を受け取り、電流偏差信号Ｓ１２に積分動作を行う。比例動作部２７－１は、積分動作が行われた電流偏差信号Ｓ１４を積分動作部２６－１から受け取り、電流偏差信号Ｓ１４に比例動作を行う。比例動作が行われた電流偏差信号Ｓ１４は、加算部２９－１へ送られる。加算部２９－１は、出力電圧指令値信号Ｓ１５に電流偏差信号Ｓ１４を加算し、電流偏差が考慮された出力電圧指令値信号Ｓ２をＤ／Ａ変換部３２－１（図１０参照）へ送信する。これにより、励磁コイル４０－１に流れる電流値と目標電流値との偏差を考慮した出力電圧値を算出し、励磁コイル４０－１に流れる電流値を制御することができる。

　以上で説明したように、第２実施形態に係るコントローラ２０－１では、出力電圧指令値算出部２１－１が所定の使用条件における励磁コイル４０－１（図１０参照）の抵抗値（Ｒ_ｔ）に基づいて出力電圧指令値を算出する。これにより、コントローラ２０－１は、電流偏差算出部２２－１の比例ゲインや積分定数を大きくすることなく、励磁コイル４０－１に流れる電流を電流指令値に迅速に近づけることができる。言い換えれば、偏差のみに基づいて出力電圧指令値を算出する場合に比べて、励磁コイル４０－１に流れる電流が目標電流値（電流指令値）に達するまでの時間（応答時間）を短くすることができる。したがって、第２実施形態に係るコントローラ２０－１によれば、安定性に優れ、且つ高精度な電流制御を実現することができる。また、励磁コイル４０－１の抵抗値を考慮した出力電圧指令値を算出し、これに基づいて励磁コイル４０－１が制御されるので、目標電流値への到達時間を短くすることができるとともに制御精度を従来に比べて高くすることができる（目標電流値と実際の電流値との偏差を小さくすることができる）。ひいては、高精度なＡ／Ｄ変換器やＤ／Ａ変換器が不要になるので、装置のコストを低減することができる。

　また、第２実施形態に係るコントローラ２０－１では、抵抗値（Ｒ_ｔ）に加えて、励磁コイル４０－１に流れる電流値と電流指令値（目標電流値）との偏差も考慮して出力電圧指令値を算出する。したがって、仮に予め保存された所定の使用条件における励磁コイル４０－１の抵抗値（Ｒ_ｔ）が、実際の励磁コイル４０－１の抵抗値（Ｒ_ｔ）と大きく異なっていたとしても、励磁コイル４０－１の電流値と電流指令値との偏差に基づいて、励磁コイル４０－１に流れる電流値を電流指令値に精度よく近づけることができる。

＜第３実施形態＞
　次に、第３実施形態の電磁石制御装置について説明する。図１２は、コントローラと電磁石装置の励磁コイルとを示すブロック図である。なお、第３実施形態に係る電磁石制御装置が用いられるプラズマ処理装置は図９に示したプラズマ処理装置と同様であるので、説明を省略する。

　第３実施形態は、第２実施形態と比べて、励磁コイルの温度を検出する機構を有する点が異なる。その他の構成は第２実施形態と同様であるので、第２実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

　図１２に示すように、励磁コイル４０－１には、温度センサ等の温度検出器４１－１が設けられる。この温度検出器４１－１は、検出した励磁コイル４０－１の温度をコントローラ２０－１に送信するように構成される。

　コントローラ２０－１は、温度検出器４１－１からの励磁コイル４０－１の温度を示す温度信号Ｓ５を取得する増幅器３５－１（温度取得部）と、増幅器３５－１からの温度信号Ｓ６を受信するＡ／Ｄ変換部３４－１と、を有する。

　温度検出器４１－１は、励磁コイル４０－１の温度を検出し、温度信号Ｓ５を増幅器３５－１に送信する。増幅器３５－１は温度信号Ｓ５を増幅して、アナログ量の温度信号Ｓ６をＡ／Ｄ変換部３４－１に送信する。Ａ／Ｄ変換部３４－１は、アナログ量の温度信号Ｓ６をデジタル量に変換した温度値信号Ｓ７をＣＰＵ制御部３０－１に送信する。

　図１３は、第３実施形態に係るＣＰＵ電流制御部３０－１の制御ブロック図である。
　第３実施形態に係るコントローラ２０－１のＣＰＵ電流制御部３０－１は、第２実施形態に係るコントローラ２０－１のＣＰＵ電流制御部３０－１に比べて、出力電圧指令値を算出する出力電圧指令値算出部２１－１がコイル抵抗値算出部２８－１を有する点が異なる。以下で詳細に説明する。

　図１３に示すように、ＣＰＵ電流制御部３０－１の出力電圧指令値算出部２１－１は、第２実施形態のメモリ部２３－１に代えて、励磁コイル４０－１の抵抗値を算出するコイル抵抗値算出部２８－１を有する。コイル抵抗値算出部２８－１は、図１２に示したＡ／Ｄ変換部３４－１からの温度値信号Ｓ７を受信する。コイル抵抗値算出部２８－１は、温度値信号Ｓ７が示すコイルの温度（Ｔ）に基づいて励磁コイル４０－１の抵抗値（Ｒ_ｔ）を算出する。抵抗値（Ｒ_ｔ）は以下のように算出される。即ち、２０℃における励磁コイル４０－１の抵抗値をＲ_２０とし、励磁コイル４０－１の抵抗値の温度係数をαとすると、Ｒ_ｔ＝Ｒ_２０×（１＋αＴ）により抵抗値（Ｒ_ｔ）が算出される。なお、２０℃における励磁コイル４０－１の抵抗値をＲ_２０は予めコイル抵抗値算出部２８－１が有するメモリに格納されている。

　コイル抵抗値算出部２８－１により算出された抵抗値（Ｒ_ｔ）は、算出部２４－１へ送られる。算出部２４－１では、コイル抵抗値算出部２８－１により算出された抵抗値（Ｒ_ｔ）と電流指令値信号Ｓ１の電流指令値（Ｉ_０）に基づいて出力電圧指令値（Ｖ_ｏ）を算出する。算出された出力電圧指令値（Ｖ_ｏ）は、出力電圧指令値信号Ｓ１５として加算部２９－１へ送られる。

　コイル抵抗値算出部２８－１は、所定時間毎に、励磁コイル４０－１の温度値信号Ｓ７を受信して抵抗値（Ｒ_ｔ）を算出する。この所定時間毎に算出される抵抗値（Ｒ_ｔ）に基づいて、算出部２４－１が出力電圧指令値を算出し、出力電圧指令値信号Ｓ１５を加算部２９－１へ送信する。したがって、コントローラ２０－１は、励磁コイル４０－１の温度変化に応じた適切な出力電圧指令値信号Ｓ１５に基づいて、励磁コイル４０－１の電流を制御することができる。

　以上で説明したように、第３実施形態に係るコントローラ２０－１では、励磁コイル４０－１の温度をモニタリングし、励磁コイル４０－１の実際の温度に基づいて、励磁コイル４０－１の実際の抵抗値（Ｒ_ｔ）を算出する。これにより、コントローラ２０－１は、電流偏差算出部２２－１の比例ゲインや積分定数を大きくすることなく、励磁コイル４０－１に流れる電流を電流指令値に迅速に近づけることができる。言い換えれば、偏差のみに基づいて出力電圧指令値を算出する場合に比べて、励磁コイル４０－１に流れる電流が目標電流値（電流指令値）に達するまでの時間（応答時間）を短くすることができる。また、励磁コイル４０－１の抵抗値を考慮した出力電圧指令値を算出し、これに基づいて励磁コイル４０－１が制御されるので、目標電流値への到達時間を短くすることができるとともに制御精度を従来に比べて高くすることができる（目標電流値と実際の電流値との偏差を小さくすることができる）。ひいては、高精度なＡ／Ｄ変換器やＤ／Ａ変換器が不要になるので、装置のコストを低減することができる。

　また、コントローラ２０－１は、算出した実際の抵抗値（Ｒ_ｔ）に基づいて、出力電圧指令値を算出する。このため、第３実施形態に係るコントローラ２０－１は、励磁コイル４０－１の温度が外乱により変化したとしてもコイル抵抗値を正確に推定することができるので、実際の励磁コイル４０－１の温度に適した、より精度の高い出力電圧指令値を出力することができる。したがって、第３実施形態に係るコントローラ２０－１によれば、安定性に優れ、且つより高精度の電流制御を実現することができる。

　また、第３実施形態に係るコントローラ２０－１は、第２実施形態に係るコントローラ２０－１と同様に、直列抵抗値（Ｒ_ｔ）に加えて、励磁コイル４０－１の電流値と電流指令値との偏差も考慮して出力電圧指令値を算出する。したがって、励磁コイル４０－１の電流値と電流指令値との偏差に基づいて、励磁コイル４０－１に流れる電流値を電流指令値に精度よく近づけることができる。

　なお、上記第２実施形態及び第３実施形態では、温度検出器４１－１及び電流検出器４２－１がコントローラ２０－１とは別のものとして設けられているが、温度検出器４１－１及び電流検出器４２－１は、コントローラ２０－１の一部として構成されていてもよい。

　また、図１１及び図１３に示したＣＰＵ電流制御部３０－１の構成要素は、メモリ部２３－１を除いて、例えばＣＰＵ電流制御部３０－１内に記憶されたソフトウェアにより実現することができる。

　また、本発明に係る磁石制御装置は、例えばプラズマエッチング装置、スパッタリング装置やプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置等のプラズマの生成に磁力を用いる装置に適用することができる。

　Ａ．第４実施形態：
　図１４は、本発明の一実施形態としてのプラズマ処理システム２０－２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２０－２は、本実施形態では、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１４に示すように、プラズマ処理システム２０－２は、プラズマエッチング装置２１－２と指令部２２－２と電磁石システム３０－２と、を備えている。プラズマエッチング装置２１－２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２２－２は、本実施形態では、パーソナルコンピュータであり、電磁石システム３０－２（より具体的には、後述する電磁石制御装置５０－２）に通信可能に接続されている。指令部２２－２は、電磁石システム３０－２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。

　電磁石システム３０－２は、電磁石４０－２と、電磁石制御装置５０－２と、を備えている。電磁石４０－２は、電磁石４０－２によって発生される磁場によってプラズマエッチング装置２１－２におけ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５０－２は、指令部２２－２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４０－２に流す電流を制御する。電磁石制御装置５０－２は、プラズマエッチング装置２１－２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。

　図１５は、電磁石４０－２の概略構成を示す断面図である。電磁石４０－２は、コイル４１－２と、継鉄４２－２と、を備えている。本実施形態は、説明を単純化するために、電磁石４０－２が１つのコイル４１－２を備えているものとして説明される。ただし、電磁石４０－２は、任意の数のコイル４１－２を備えていてもよい。コイル４１－２は、上面視で円形状に配置されているが、図１５では、円の中心に対して片側のみを示している。電磁石４０－２では、コイル４１－２から所定距離だけ離れた測定点Ｍ１（チャンバ内の点）において所望の磁束密度が得られるように、コイル４１－２に流す電流が制御される。

　しかしながら、磁性材料によって形成される継鉄４２－２は、磁気ヒステリシスを有している。このため、所望の磁束密度（本実施形態では、指令部２２－２から入力される磁束密度指令値）に基づいて、コイル４１－２に流す電流を単純に演算すると、所望の磁束密度と、測定点Ｍ１で測定される磁束密度と、の間に、コイル４１－２に印加される電流の履歴に応じて差異が生じる。電磁石制御装置５０－２は、このようなヒステリシスの影響（つまり、所望の磁束密度と、測定点Ｍ１で測定される磁束密度と、の不一致）を低減する機能を有している。

　図１４に示すように、電磁石制御装置５０－２は、指令値取得部６０－２と、電流値決定部７０と、ドライバ８０と、消磁部８５と、記憶部９０と、を備えている。指令値取得部６０－２は、指令部２２－２から磁束密度指令値を受け付ける。また、指令値取得部６０－２は、受け付けた磁束密度指令値を、ヒステリシスが存在しないと仮定した場合（すなわち、コイル４１－２に流す電流と、測定点Ｍ１で測定される磁束密度と、が正比例すると仮定した場合）のコイル４１－２に流す電流の電流値に換算する。こうして換算される電流値を電流指令値Ｉとも呼ぶ。指令値取得部６０－２は、算出した電流指令値Ｉを電流値決定部７０に出力する。

　電流値決定部７０は、電磁石４０－２のヒステリシスを考慮して、電流指令値Ｉを補正し、コイル４１－２に実際に流す電流値（制御電流値Ｉ’とも呼ぶ）を決定する。この処理は、第１の関数９１、第２の関数９２および第３の関数９３に基づいて行われる。これらの関数は、記憶部９０に予め記憶されている。ただし、これらの関数は、外部（例えば、指令部２２－２）から通信によって取得されてもよい。また、後述するように、第２の関数９２および第３の関数９３は、状況に応じて変換されることがあるが、電流値決定部７０は、通信によって外部から変換後の関数を取得してもよい。これらの関数の詳細については後述する。

　そして、電流値決定部７０は、決定した制御電流値Ｉ’をドライバ８０に出力する。ドライバ８０は、コイル４１－２への電流供給を制御する。すなわち、ドライバ８０は、入力された制御電流値Ｉ’の電流を電磁石４０－２のコイル４１－２に流す。消磁部８５は、継鉄４２－２に対して消磁を行う。具体的には、本実施形態では、消磁部８５は、指令部２２－２から消磁指令を受け付けると、記憶部９０から消磁のパラメータ（例えば、交流消磁の振幅、周波数など）を取得する。そして、消磁部８５は、取得したパラメータに応じた指令をドライバ８０に出力する。ドライバ８０は、入力された指令に基づいて、電流を所望の波形に変換して出力する。

　図１６は、第１の関数９１、第２の関数９２および第３の関数９３に基づいて制御電流値Ｉ’を決定する概念の説明図である。理想直線Ｆ０は、コイル４１－２に流す電流と、それに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１６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１６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４２－２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。

　関数ラインＦ１～Ｆ３は、電磁石４０－２のヒステリシス特性を予め実測し、その結果に基づいて、近似的に定められる。第１の関数９１、第２の関数９２および第３の関数９３は、定められた関数ラインＦ１～Ｆ３上の電流値が制御電流値Ｉ’として得られるように近似的に定められる。本実施形態では、第１の関数９１、第２の関数９２および第３の関数９３の各々は、区間線形関数として定義されている。つまり、第１の関数９１、第２の関数９２および第３の関数９３の各々は、グラフ化した場合、複数の線形が折れ点で接続された形状を有している。ただし、第１の関数９１、第２の関数９２および第３の関数９３は、区間が定義されていない単純な線形関数として定義されてもよいし、あるいは、任意の関数として定義されてもよい。

　第１の関数９１は、継鉄４２－２の消磁状態から磁束密度の絶対値を増加させる場合に使用される。第１の関数９１に対応する図１６の第１の関数ラインＦ１は、原点と、磁束密度の最大値Ｂｍａｘと、の間で定義されている。すなわち、図示される第１の関数ラインＦ１は、電流値ゼロから最大値Ｂｍａｘに相当する電流値（電流値Ｉｍａｘ）まで電流を一定の幅で増加させる場合における、コイル４１－２に流れる電流値と、測定点Ｍ１において得られる磁束密度と、の関係を近似的に表している。

　第２の関数９２は、継鉄４２－２の着磁状態から磁束密度の絶対値を減少させる場合に使用される。第２の関数９２に対応する図１６の第２の関数ラインＦ２は、最大値Ｂｍａｘと、ｘ軸上の点（電流値ゼロ）と、の間で定義されている。つまり、図示される第２の関数ラインＦ２は、最大値Ｂｍａｘに相当する電流値から電流値ゼロまで電流を一定の幅で減少させる場合における、コイル４１－２に流れる電流値と、測定点Ｍ１において得られる磁束密度と、の関係を近似的に表している。

　第３の関数９３は、継鉄４２－２の着磁状態から磁束密度の絶対値を増加させる場合に使用される。第３の関数９３に対応する図１６の第３の関数ラインＦ３は、ｘ軸上の点（電流値ゼロ）と、最大値Ｂｍａｘと、の間で定義されている。つまり、図示される第３の関数ラインＦ３は、最大値Ｂｍａｘに対応する電流値から電流値ゼロまで電流を低下させた後に、再度、最大値Ｂｍａｘに対応する電流値まで電流を一定の幅で増加させる場合における、コイル４１－２に流れる電流値と、測定点Ｍ１において得られる磁束密度と、の関係を近似的に表している。

　図１６では、第１象限のみを示しているが、第２ないし第４象限の各々においても、図１６に示す線形と原点対象のグラフを得ることができ、また、それに対応するように第１の関数９１、第２の関数９２および第３の関数９３が定義されることに留意されたい。

　図１７は、電磁石制御装置５０－２によって実行される電流値決定処理の一例の流れを示すフローチャートである。電流値決定処理は、指令部２２－２から入力される指令値に基づいて、コイル４１－２に流す電流の電流値を決定する処理である。電流値決定処理は、指令部２２－２から電磁石制御装置５０－２に指令値が入力される度に繰り返し実行される。図１７では、説明を単純化するために、電流値および磁束密度値の各々が、ゼロ以上の範囲（すなわち、図１６に示された第１象限の範囲内）で制御される場合を示している。電流値決定処理が開始されると、まず、指令値取得部６０－２は、指令部２２－２から入力された磁束密度指令値を受け付けて、電流指令値Ｉｎを算出する（ステップＳ１１０）。電流指令値Ｉの添え字「ｎ」は、ｎ番目に入力された磁束密度指令値に対応していることを表している。この電流指令値Ｉｎは、図１６に示された理想直線Ｆ０に基づいて算出される。

　電流指令値Ｉｎを算出すると、指令値取得部６０－２は、算出された電流指令値Ｉｎを記憶部９０に記憶し（ステップＳ１２０）、当該電流指令値Ｉｎを電流値決定部７０に出力する。本実施形態では、記憶部９０に記憶された電流指令値Ｉｎは、次回実行される電流値決定処理が終了する際に消去される。

　電流値決定部７０は、入力された電流指令値Ｉｎが消磁状態からの磁束密度の増加の指令を表しているか否かを判断する（ステップＳ１３０）。ここでの「消磁状態からの磁束密度の増加の指令」には、初期状態（すなわち、残留磁気なし）からの初めて磁束密度の増加の指令と、初期状態から、一度も磁束密度を減少させることなく、段階的に磁束密度を増加させる場合の、途中の段階の磁束密度の増加の指令と、が含まれる。この判断は、本実施形態では、前回実行された電流値決定処理のステップＳ１２０によって電流指令値Ｉ_ｎ－１が記憶されているか否かと、後述する関数フラグと、に基づいて行われる。初めて電流値決定処理が実行される場合、電流指令値Ｉ_ｎ－１は、当然に記憶されていない。また、本実施形態では、ｎ回目の電流値決定処理の後に消磁部８５によって消磁が実行された場合、記憶部９０に記憶された電流指令値Ｉｎは消去される。このため、電流値決定部７０は、電流指令値Ｉ_ｎ－１が記憶部９０に記憶されているか否かに基づいて、入力された電流指令値Ｉｎが初期状態からの初めての磁束密度の増加を表すか否かを判断することができる。入力された電流指令値Ｉｎが途中の段階での磁束密度の増加を表すか否かについては、後述する関数フラグによって判断することができる。この判断については、後述する。

　判断の結果、電流指令値Ｉｎが消磁状態からの磁束密度の増加の指令を表している場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、電流値決定部７０は、第１の関数９１を選択し、関数フラグを値１に設定する（ステップＳ１４０）。関数フラグは、記憶部９０に確保されたフラグ領域に書き込まれる。この関数フラグの使用方法については後述する。次いで、電流値決定部７０は、第１の関数９１を用いて電流補正量Ｉｃを決定する（ステップＳ１５０）。本実施形態では、第１の関数９１は、電流指令値Ｉと電流補正量Ｉｃとの対応関係を表す関数である。この点は、第２の関数９２および第３の関数９３についても同様である。ここでの電流補正量Ｉｃの決定方法は後述する。次いで、電流値決定部７０は、上記ステップＳ１１０で算出した電流指令値Ｉｎに電流補正量Ｉｃを加算して、制御電流値Ｉｎ’を算出する（ステップＳ２１０）。そして、電流値決定部７０は、制御電流値Ｉｎ’を記憶部９０に記憶する（ステップＳ２２０）とともに、制御電流値Ｉｎ’をドライバ８０に出力し（ステップＳ２３０）、電流値決定処理を終了する。

　一方、電流指令値Ｉｎが消磁状態からの磁束密度の増加の指令を表していない場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、すなわち、継鉄４２－２が着磁状態にある場合、電流値決定部７０は、電流指令値Ｉｎが電流指令値Ｉ_ｎ－１よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ１６０）。電流指令値Ｉ_ｎ－１は、前回実行された電流値決定処理の上記ステップＳ１２０において、記憶部９０に記憶されている。判断の結果、電流指令値Ｉｎが電流指令値Ｉ_ｎ－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。

　判断の結果、電流指令値Ｉｎが電流指令値Ｉ_ｎ－１よりも大きい場合（ステップＳ１６０：ＮＯ）、すなわち、磁束密度を増加させる指令が入力されている場合、電流値決定部７０は、第３の関数９３を選択し、関数フラグを値３に設定する（ステップＳ１９０）。次いで、電流値決定部７０は、第３の関数９３に基づいて電流補正量Ｉｃを決定する（ステップＳ２００）。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。

　図１８～図２３は、上記ステップＳ１５０，Ｓ１８０，Ｓ２００における電流補正量Ｉｃの決定方法の具体例を概念的に示している。図１８は、消磁状態から磁束密度を増加させる場合に電流値を決定する概念を示しており、上記ステップＳ１５０に対応している。図１８に示すように、最大値Ｂｍａｘよりも小さい磁束密度指令値Ｂ１が入力されると、電磁石制御装置５０－２は、理想直線Ｆ０を用いて電流指令値Ｉ１を算出する（ステップＳ１１０）。図１８において、点Ｐ１は、最大値Ｂｍａｘに相当する理想直線Ｆ０上の点である。点Ｐ２は、磁束密度指令値Ｂ１によって定まる理想直線Ｆ０上の点であり、電流指令値Ｉ１に対応している。そして、電磁石制御装置５０－２は、第１の関数９１を用いて、電流補正量Ｉ_Ｃ１を決定し（ステップＳ１５０）、これに電流指令値Ｉ１を加算して、制御電流値Ｉ’１を算出する。点Ｐ３は、第１の関数ラインＦ１上の点であり、磁束密度指令値Ｂ１および制御電流値Ｉ’１に対応している。つまり、消磁状態から磁束密度指令値Ｂ１まで磁束密度を増加させる場合、電流値は、ゼロから、第１の関数ラインＦ１上の点Ｐ３に対応する制御電流値Ｉ’１まで増加される。第１の関数９１では、このような結果が得られるように、電流指令値Ｉと電流補正量Ｉｃとの対応関係が定義されている。

　図１９は、図１８の状態からさらに磁束密度を増加させる場合に電流値を決定する概念を示している。磁束密度指令値Ｂ２（Ｂ２＞Ｂ１）が入力されると、電磁石制御装置５０－２は、理想直線Ｆ０を用いて電流指令値Ｉ２（点Ｐ４に対応）を算出する（ステップＳ１１０）。そして、電磁石制御装置５０－２は、第１の関数９１を用いて電流補正量Ｉ_Ｃ２を決定し（ステップＳ１５０）、これに電流指令値Ｉ２を加算して、制御電流値Ｉ’２（点Ｐ５に対応）を算出する。つまり、入力される磁束密度指令値が消磁状態から増加し続ける限り、制御電流値Ｉ’は、第１の関数９１を継続的に使用して、第１の関数ラインＦ１上の点に対応する値として決定される。入力される磁束密度指令値が消磁状態から増加し続けるか否かは、関数フラグを参照して判断することができる。具体的には、関数フラグが値１に設定されている状態で、前回よりも大きな磁束密度指令値が入力された場合は、入力される磁束密度指令値が消磁状態から増加し続けると判断できる。

　図２０は、着磁状態から磁束密度を減少させる場合に電流値を決定する概念を示している。図１９に示す状態から磁束密度指令値Ｂ３（Ｂ３＜Ｂ２）が入力されると、つまり、磁束密度指令値が増加から減少に切り替わると、電磁石制御装置５０－２は、理想直線Ｆ０を用いて電流指令値Ｉ３（点Ｐ６に対応）を算出する（ステップＳ１１０）。そして、電磁石制御装置５０－２は、第２の関数９２に基づいて電流補正量Ｉ_Ｃ３を決定し（ステップＳ１５０）、これに電流指令値Ｉ３を加算して、制御電流値Ｉ’３（点Ｐ７に対応）を算出する。点Ｐ７は、第２の関数変換ラインＦ２’上の点である。第２の関数変換ラインＦ２’が理想直線Ｆ０よりも下方に位置することから、電流補正量Ｉ_Ｃ３は、マイナスの値として算出される。

　第２の関数変換ラインＦ２’は、第２の関数ラインＦ２が変換されたラインである。具体的には、第２の関数変換ラインＦ２’は、第２の関数ラインＦ２と理想直線Ｆ０との間に位置するように変換されたラインである。例えば、第２の関数変換ラインＦ２’は、以下のようにして得ることができる。まず、第２の関数ラインＦ２が、点Ｐ１（第２の関数ラインＦ２の原点と反対側の端点）が、点Ｐ４（磁束密度（換言すれば、電流）が増加から減少に転じる際の電流指令値Ｉに対応する理想直線Ｆ０上の点）に位置するように平行移動される。そして、図２０に示すように、平行移動された第２の関数ラインＦ２が縮小される。この際の縮小率はＢ２/Ｂｍａｘである。

　電流補正量Ｉ_Ｃ３は、制御電流値Ｉ’３がこのような第２の関数変換ラインＦ２’上に位置するように決定される。換言すれば、第２の関数９２は、このような結果が得られるように変換された後に使用される。このような第２の関数９２の変換は、第２の関数の各項（例えば、一次関数の場合は、一次項および定数項）の少なくとも１つに所定の係数を乗じることによって行うことができる。本実施形態のように、第２の関数９２が区間ごとに定義される場合には、この区間も縮小される。

　図２１は、着磁状態から磁束密度を減少させる場合に電流値を決定する概念の他の例を示している。この例では、図２０に示した第２の関数変換ラインＦ２’に代えて、第２の関数変換ラインＦ２’’が使用される。第２の関数変換ラインＦ２’’は以下のようにして得られる。まず、第２の関数ラインＦ２が、点Ｐ１が点Ｐ５（磁束密度が増加から減少に転じる際の磁束密度Ｂ２に対応する第１の関数ラインＦ１上の点）に位置するように平行移動される。そして、平行移動された第２の関数ラインＦ２が縮小される。ここでの縮小率はＢ２/Ｂｍａｘである。このように、磁束密度が増加から減少に転じる際の磁束密度Ｂ２に対応する第１の関数ラインＦ１上の点に一端が位置する第２の関数変換ラインＦ２’’を使用することによって、磁束密度の補正精度を向上できる。

　図２０（または図２１）に示した状態の後、入力される磁束密度指令値が減少し続ける限り、制御電流値Ｉ’は、同一の関数（上述の変換された第２の関数９２）を使用して、第２の関数変換ラインＦ２’（または、第２の関数変換ラインＦ２’’）上の点に対応する値として決定される。入力される磁束密度指令値が着磁状態から減少し続けるか否かは、関数フラグを参照して判断することができる。具体的には、関数フラグが値２に設定されている状態で、前回よりも小さな磁束密度指令値が入力された場合は、入力される磁束密度指令値が着磁状態から減少し続けると判断できる。なお、磁束密度指令値が点Ｐ１に達した後で磁束密度指令値が増加から減少に切り替わる場合には、第２の関数変換ラインＦ２’ （または、第２の関数変換ラインＦ２’’）ではなく、第２の関数ラインＦ２上に制御電流値Ｉ’が位置するように、制御電流値Ｉ’が決定される。

　図２２は、着磁状態から磁束密度を増加させる場合に電流値を決定する概念を示している。図２０に示す状態から磁束密度指令値Ｂ４（Ｂ４＞Ｂ３）が入力されると、つまり、着磁状態において磁束密度指令値が減少から増加に再度切り替わると、電磁石制御装置５０－２は、理想直線Ｆ０を用いて電流指令値Ｉ４（点Ｐ８に対応）を算出する（ステップＳ１１０）。着磁状態において磁束密度指令値が減少から増加に再度切り替わるか否かは、関数フラグを参照して判断することができる。具体的には、関数フラグが値２に設定されている状態で、前回よりも大きな磁束密度指令値が入力された場合は、着磁状態において磁束密度指令値が減少から増加に再度切り替わると判断することができる。

　そして、電磁石制御装置５０－２は、第３の関数９３に基づいて電流補正量Ｉ_Ｃ４を決定し（ステップＳ１５０）、これに電流指令値Ｉ４を加算して、制御電流値Ｉ’４（点Ｐ９に対応）を算出する。点Ｐ９は、第３の関数変換ラインＦ３’上の点である。第３の関数変換ラインＦ３’が理想直線Ｆ０よりも下方に位置することから、電流補正量Ｉ_Ｃ４は、マイナスの値として算出される。

　第３の関数変換ラインＦ３’は、第３の関数ラインＦ３が変換されたラインである。例えば、第３の関数変換ラインＦ３’は、以下のようにして得ることができる。まず、第１の関数ラインＦ１および第３の関数ラインＦ３が、第１の関数ラインＦ１の原点側の端点が、点Ｐ６（磁束密度（換言すれば、電流）が減少から増加に転じる際の電流指令値Ｉに対応する理想直線Ｆ０上の点）に位置するように平行移動される。そして、図２２に示すように、平行移動された第１の関数ラインＦ１および第３の関数ラインＦ３が縮小される。ここでの縮小率は、（Ｂｍａｘ－Ｂ３）/Ｂｍａｘである。こうして縮小された第１の関数ラインＦ１および第３の関数ラインＦ３のうちの、縮小された第３の関数ラインＦ３が第３の関数変換ラインＦ３’である。なお、図２２に示す例では、第３の関数変換ラインＦ３’の全体が理想直線Ｆ０よりも下方に位置しているが、第３の関数ラインＦ３の形状によっては、第３の関数変換ライン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。

　電流補正量Ｉ_Ｃ４は、制御電流値Ｉ’４がこのような第３の関数変換ラインＦ３’上に位置するように決定される。換言すれば、第３の関数９３は、このような結果が得られるように変換された後に使用される。このような第３の関数９３の変換は、第３の関数の各項の少なくとも１つに所定の係数を乗じることによって行うことができる。本実施形態のように、第３の関数９３が区間ごとに定義される場合には、この区間も縮小される。

　図２３は、着磁状態から磁束密度を増加させる場合に電流値を決定する概念の他の例を示している。この例では、図２２に示した第３の関数変換ラインＦ３’に代えて、第３の関数変換ラインＦ３’’が使用される。また、図２３では、図２１に示した点Ｐ７において、磁束密度が減少から増加に転じる場合を示している。第３の関数変換ラインＦ３’’は以下のようにして得られる。まず、第３の関数ラインＦ３の原点側の端点が点Ｐ７（磁束密度が減少から増加に転じる際の第２の関数変換ラインＦ２’’上の点）に位置するように第３の関数ラインＦ３が平行移動される。そして、平行移動された第３の関数ラインＦ３が縮小される。ここでの縮小率は（Ｂｍａｘ－Ｂ３）/Ｂｍａｘである。このように、磁束密度が減少から増加に転じる際の磁束密度Ｂ３に対応する第２の関数変換ラインＦ２’’上の点に一端が位置する第３の関数変換ラインＦ３’’を使用することによって、磁束密度の補正精度を向上できる。

　図２２（または図２３）に示した状態の後、着磁状態において、入力される磁束密度指令値が増加し続ける限り、制御電流値Ｉ’は、同一の関数（上述の変換された第３の関数９３）を使用して、第３の関数変換ラインＦ３’（または、第３の関数変換ラインＦ３’）’上の点に対応する値として決定される。着磁状態において磁束密度指令値が増加し続けるか否かは、関数フラグを参照して判断することができる。具体的には、関数フラグが値３に設定されている状態で、前回よりも大きな磁束密度指令値が入力された場合は、着磁状態において磁束密度指令値が増加し続けると判断することができる。また、磁束密度が再度減少に転じる場合（関数フラグによって判断できる）には、図２０および図２１に示したのと同様に、第２の関数ラインＦ２が変換されたライン上に制御電流値Ｉ’が位置するように、制御電流値Ｉ’が決定される。なお、磁束密度指令値が、第２の関数ラインＦ２の最小値（ｘ軸上の点）に達した後で磁束密度指令値が減少から増加に切り替わる場合には、第３の関数変換ラインＦ３’，Ｆ３’’ではなく、第３の関数ラインＦ３上に制御電流値Ｉ’が位置するように、制御電流値Ｉ’が決定される。説明は、省略するが、第２ないし第４象限の各々においても、第１象限と同様にして、制御電流値Ｉ’が決定される。

　以上説明したプラズマ処理システム２０によれば、３つの関数９１，９２，９３を、コイル４１－２への電流の印加履歴に応じて使い分けて、コイル４１－２に流す電流を制御することによって、電流印加の履歴に関わらず、ヒステリシスに起因する残留磁気の影響を低減することができる。すなわち、磁束密度指令値と、コイル４１－２に電流を流すことによって実際に得られる磁束密度値と、を従来よりも精度良く一致させることができる。その結果、同一のプラズマ処理システム２０－２におけるプロセス使用条件の再現性の向上、または、同一仕様のプラズマ処理システム２０－２同士間の個体差を低減することができる。しかも、継鉄４２－２が有するヒステリシスの大きさに関わらず、磁束密度指令値と、実際に得られる磁束密度値と、を精度良く一致させることができる。このため、継鉄４２－２にヒステリシスの小さい材料を使用しなくてもよい。その結果、容易に入手できる安価な材料を継鉄４２－２に用いることができる。つまり、プラズマ処理システム２０－２のコスト、および、プラズマ処理システム２０－２の発注から納品までに要する時間を低減することができる。

　さらに、３つの関数９１，９２，９３は、区分線形関数として設定されるので、マイナーループ計算のための大規模な数値解析を行うことなく、磁束密度を許容範囲内の精度で制御することができる。換言すれば、演算負荷の低減と磁束密度の制御精度の確保とを両立させることができる。

　さらに、消磁部８５によって消磁を行った後は、第１の関数９１を用いてコイル４１－２に流す電流（制御電流値Ｉ’）を決定することができる。消磁状態から磁束密度を増減させる場合には、制御電流値Ｉ’を算出するために第１の関数９１の変換を行う必要がない。この場合、着磁状態から磁束密度を増減させる場合、すなわち、関数９２，９３を変換した関数を用いて制御電流値Ｉ’を決定する場合（必ずしも変換を行う必要はないが、磁束密度の制御精度を高めるために変換を行うことが望ましい）よりも単純に行うことができる。したがって、所定のタイミングで消磁を行うことによって、電磁石制御装置５０－２における演算負荷を低減することができる。所定のタイミングは、演算負荷の低減と、プラズマ処理システム２０－２のスループットと、のバランスを考慮して適宜設定することができる。例えば、消磁部８５は、プラズマ処理システム２０－２の起動時のみに消磁を実施してもよい。あるいは、これに代えて、または、加えて、消磁部８５は、プラズマエッチング装置２１－２において処理対象物の処理に関して待機時間が発生した場合に消磁を実施してもよい。

　さらに、着磁状態から磁束密度を増減させる場合に、記憶された関数９２，９３を変換して簡易的な近似を行うことによって、電流印加の履歴に応じて、磁束密度の制御精度を所定の範囲内に確保することができる。したがって、電磁石制御装置５０－２における演算負荷を低減することができる。特に、磁束密度指令値が増加から減少に転じる場合、または、その逆の場合には、関数９２，９３が再変換されるので、磁束密度の制御精度が十分に確保される。

　Ｂ．第５実施形態：
　本発明の第５実施形態について説明する。第５実施形態としてのプラズマ処理システム２０－２は、電磁石４０－２に代えて、電磁石２４０を備えている。以下、第５実施形態について、第４実施形態と異なる点についてのみ説明する。第５実施形態の言及しない構成については、第４実施形態と同様である。図２４に示すように、電磁石２４０は、４つのコイル２４１ａ～２４１ｄと、継鉄２４２と、を備えている。コイルの数は、４つに限定されるものではなく、２以上の任意の数とすることができる。コイル２４１ａ～２４１ｄは、上面視で円形を有しており、同心状に配置されているが、図２４では、円の中心に対して片側のみを示している。電磁石２４０では、４つのコイル２４１ａ～２４１ｄから所定距離だけ離れた測定点Ｍ１～Ｍ４において所望の磁束密度が得られるように、コイル２４１ａ～２４１ｄに流す電流が制御される。測定点Ｍ１～Ｍ４は、それぞれ、コイル２４１ａ～２４１ｄに対応している。電流値決定部７０は、コイル２４１ａ～２４１ｄの各々によって発生する磁界の影響を反映して、コイル２４１ａ～２４１ｄに流す電流の値を決定するように構成される。換言すれば、電流値決定部７０は、１つのコイルに対応する測定点において得られるべき磁束密度から、他のコイルから当該測定点に及ぼされる磁束密度を差し引いた磁束密度が、当該測定点において当該１つのコイルから得られるように、コイル２４１ａ～２４１ｄに流す電流の値を決定するように構成される。

　本実施形態では、コイル２４１ａ～２４１ｄは、相互に独立した磁路を形成する。これらの磁路を形成する磁界が各測定点Ｍ１～Ｍ４で得られる磁束密度に与える影響を考慮するために、関数９１，９２，９３が変換されて使用される。図２５は、コイル２４１ａに対応する測定点Ｍ１におけるコイル２４１ｂ～２４１ｄによる磁界の影響を補正する概念を示している。測定点Ｍ１において、コイル２４１ｂ～２４１ｄによる磁界の影響は、関数ライン群Ｃ２～Ｃ４を用いて考慮される。関数ライン群Ｃ２～Ｃ４は、それぞれ、ヒステリシスの影響を考慮した場合の、コイル２４１ｂ～２４１ｄに流れる電流と、それによって測定点Ｍ１で得られる磁界と、の関係を示している。関数ライン群Ｃ２はコイル２４１ｂに、関数ライン群Ｃ３はコイル２４１ｃに、関数ライン群Ｃ４はコイル２４１ｄにそれぞれ対応している。これらの関数ライン群Ｃ２～Ｃ４は、概念的には、図１６に示した関数９１，９２，９３に対応する関数ラインＦ１～Ｆ３を縮小および回転させたものである。測定点Ｍ１からコイル２４１ｂ，２４１ｃ，２４１ｄまでの距離はコイル２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄの順に遠くなるので、関数ライン群Ｃ２～Ｃ４は、同じ電流値に対して関数ライン群Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の順に磁束密度が小さくなるように設定されている。同様に、ヒステリシスの影響も関数ライン群Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の順に小さくなる（関数ライン群を構成する各関数ラインと理想直線との距離も小さくなる）。

　図２６は、コイル２４１ｂに対応する測定点Ｍ２におけるコイル２４１ａ，２４１ｃ，２４１ｄによる磁界の影響を補正する概念を示している。測定点Ｍ２からコイル２４１ｄまでの距離は、測定点Ｍ２からコイル２４１ａ、２４１ｃまでの距離と比較して遠いので、関数ライン群Ｃ４は、同じ電流値に対して関数ライン群Ｃ１、Ｃ３よりも磁束密度が小さくなるように設定されている。

　図２７は、コイル２４１ｃに対応する測定点Ｍ３におけるコイル２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｄによる磁界の影響を補正する概念を示している。測定点Ｍ３からコイル２４１ａまでの距離は、測定点Ｍ３からコイル２４１ｂ、２４１ｄまでの距離と比較して遠いので、関数ライン群Ｃ１は、同じ電流値に対して関数ライン群Ｃ２、Ｃ４よりも磁束密度が小さくなるように設定されている。

　図２８は、コイル２４１ｄに対応する測定点Ｍ４におけるコイル２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃによる磁界の影響を補正する概念を示している。測定点Ｍ４からコイル２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃまでの距離はコイル２４１ｃ，２４１ｂ、２４１ａの順に遠くなるので、関数ライン群Ｃ１～Ｃ３は、同じ電流値に対して関数ライン群Ｃ３、Ｃ２、Ｃ１の順に磁束密度が小さくなるように設定されている。

　上述した関数ライン群Ｃ１～Ｃ４は、各測定点Ｍ１～Ｍ４について、対応する１つのコイルを除く３つのコイルからの影響を予め実測し、その結果を所定の関数に近似することによって定められる。かかる関数ライン群Ｃ１～Ｃ４に対応する関数は、関数９１，９２，９３を変換することによって近似的に得られる。

　このように関数９１，９２，９３を変換することによって得られた関数は、対象の測定点について、加算されて使用される。例えば、測定点Ｍ１において所望の磁束密度が得られるようにコイル２４１ａに流す電流値を制御する場合には、第４実施形態で説明したように得られる関数９１そのもの、または、関数９２，９３を変換した関数と、図２５に示される３つの関数ラインに対応する変換された３つの関数と、を加算して得られた関数を使用して、制御電流値Ｉ’が決定される。以上のように、予め把握された各コイルの磁界の影響を表す関数を加算することによって、コイル２４１ｂ～２４１ｄによって発生する磁界の影響を反映して、コイル２４１ａに流す電流を精度良く決定することができる。しかも、各コイルの磁界の影響を表す関数を、関数９１，９２，９３を変換して近似的に取得することによって、有限である記憶部９０の記憶容量を低減することができる。

　Ｃ．第６実施形態
　本発明の第６実施形態について説明する。第６実施形態としてのプラズマ処理システム２０－２は、第５実施形態と同様の構成を備えている。第６実施形態が第５実施形態と異なる点は、コイル２４１ａ～２４１ｄの少なくとも２つが同一の磁路を形成する場合に、それによる磁界の相互干渉を反映して、コイル２４１ａ～２４１ｄに流す電流を決定する点である。以下、この点についてのみ説明する。

　図２９Ａに示すように、コイル２４１ａ～２４１ｄの各々に対して、他のコイルからの影響を反映するための関数Ａ～L（これらの関数の少なくとも一部は、係数に置き換えられてもよい）が設定される。例えば、コイル２４１ａの行と、コイル２４１ｂの列とで定まる欄に記載されている関数Ａは、コイル２４１ａに対応する測定点Ｍ１でのコイル２４１ｂの影響を反映するための関数である。関数Ａ～Lは、実測値に基づいて予め近似的に設定される。そして、図２９Ｂに示される行列式によって、制御電流値Ｉ’（第４実施形態において関数９１、９２，９３に基づいて補正された電流値）が、さらに補正電流制御値Ｉ’’に補正される。図２９Ｂにおいて、添え字ａ～ｄは、それぞれコイル２４１ａ～２４１ｄに対応している。かかる構成によれば、コイル２４１ａ～２４１ｄのうちの少なくとも２つが同一の磁路を形成することによる相互干渉を反映して、磁束密度を精度良く制御することができる。

　Ｄ：第７実施形態：
　本発明の第７実施形態について説明する。図３０は、第７実施形態としてのプラズマ処理システム３２０の概略構成を示すブロック図である。図３０において、第４実施形態（図１４参照）と同一の構成要素には、図１４と同一の符号を付している。以下では、プラズマ処理システム３２０について、第４実施形態と異なる点についてのみ説明する。図３０に示すように、プラズマ処理システム３２０は、電磁石システム３０－２に代えて、電磁石システム３３０を備えている。電磁石システム３３０は、電磁石４０－２と電磁石制御装置３５０とセンサ３４５とを備えている。

　センサ３４５は、コイル４１－２によって発生する磁場の磁束密度を検出する。電磁石４０－２が第５実施形態のように複数のコイルを備えている場合には、センサ３４５は、それぞれのコイルごとに設けられる。センサ３４５は、図２４に示した測定点Ｍ１～Ｍ４に配置されてもよいし、これらの測定点以外の場所に配置されてもよい。例えば、センサ３４５は、鉄芯内またはチャンバの任意の空間内に配置されてもよい。この場合、センサ３４５の検出値から、測定点Ｍ１～Ｍ４における磁束密度値が推定計算される。電磁石制御装置３５０は、指令値取得部６０－２、電流値決定部７０、ドライバ８０および記憶部９０に加えて、補償部３８５を備えている。補償部３８５は、センサ３４５によって検出された磁束密度と、指令部２２－２から入力される磁束密度指令値と、の差分に基づいて、当該差分が小さく（理想的には、ほぼゼロに）なるように、制御電流値Ｉ’を補償する。補償部３８５の出力は、制御電流値Ｉ’に加算され、この加算値がドライバ８０に入力される。かかる構成によれば、フィードバック制御によって、磁束密度をさらに精度良く制御することができる。

　Ｅ：変形例：
　Ｅ－１．変形例１：
　上述したプラズマ処理システム２０－２、３２０において、外部（本実施形態では、指令部２２－２）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２２－２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６０－２に入力されてもよい。指令値取得部６０－２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。

　また、関数９１，９２，９３は、電流指令値Ｉと電流補正量Ｉｃとの対応関係を表す関数に限定されない。関数９１，９２，９３は、磁束密度指令値に対応する制御電流値Ｉ’を最終的に導き出せる任意のパラメータの対応関係を表す関数であってもよい。例えば、関数９１，９２，９３は、磁束密度と電圧との対応関係を表していてもよい。あるいは、関数９１，９２，９３は、磁束密度と電流との関係を表す関数であってもよい。この場合、関数９１，９２，９３は、磁束密度指令値と電流補正量Ｉｃとの関係を表す関数であってもよい。あるいは、関数９１，９２，９３は、磁束密度指令値と制御電流値Ｉ’との関係を表す関数であってもよい。このように、磁束密度と電圧とを対応付けた関数を使用すれば、他のパラメータへの変換を必要とすることなく、所望の磁束密度から、制御電流値Ｉ’を直接的に決定することができる。したがって、電磁石制御装置５０－２における演算負荷を低減することができる。

　Ｅ－２．変形例２：
　上述したプラズマ処理システム２０－２，３２０において、電流値決定部７０は、指令値取得部６０－２が新たな磁束密度指令値を取得した場合に、前回取得した磁束密度指令値と、新たに取得した磁束密度指令値と、の変化幅に応じて、第１の関数９１、第２の関数９２または第３の関数９３の各項の少なくとも１つに所定の係数を乗じた関数を用いてコイルに流す電流の値を決定してもよい。この場合、所定の係数は、実測に基づいて予め設定されるものであるが、変化幅が大きいほど、小さく設定される。また、プラズマ処理システム３２０において、電流値決定部７０は、指令値取得部６０－２が新たな磁束密度指令値を取得した場合に、取得した磁束密度指令値と、新たに取得した磁束密度指令値と、の変化幅に応じて、第１の関数９１、第２の関数９２または第３の関数９３に対して、所定の関数の乗算および加算のうちの少なくとも一方を施した関数を用いて、コイル２４１ａ～２４１ｄに流す電流の値を決定してもよい。所定の関数は、実測に基づいて予め設定される。残留磁気は、磁束密度値（換言すれば、電流値）の変化幅に応じて変化するが、これらの構成によれば、このような変化を反映できるように所定の係数を設定することによって、磁束密度を精度良く制御することができる。

　上述した実施形態は、少なくとも以下の技術的思想を含む。
　本発明の第１の側面に係る電磁石装置は、プラズマ処理装置に用いられる電磁石装置であって、前面に環状の溝を有するヨークと、前記溝に配置される環状のコイルと、前記コイルを内包するように設けられ、前記コイルを前記ヨークに対して固定しかつ伝熱するための樹脂と、を有し、前記ヨークの前記溝の外周面と、前記コイルの径方向外側に設けられた前記樹脂との間に隙間が設けられる。

　本発明の第２の側面に係る電磁石装置は、第１の側面の電磁石装置において、前記コイルは、前記溝の内部に収納される。

　本発明の第３の側面に係る電磁石装置は、第１の側面又は第２の側面の電磁石装置において、前記コイルは、前記コイルの幅方向中央部が前記溝の幅方向中央より径方向内側に位置するように、前記溝に配置される。

　本発明の第４の側面形態に係る電磁石装置は、第１の側面ないし第３の側面のいずれかの電磁石装置において、前記コイルは、前記コイルの深さ方向中央部が前記溝の深さ方向中央より底部側に位置するように、前記溝に配置される。

　本発明の第５の側面に係る電磁石装置は、第１の側面ないし第４の側面のいずれかの電磁石装置において、前記樹脂は、耐熱性および熱伝導性の良好な樹脂である。

　本発明の第６の側面に係る電磁石装置は、第１の側面ないし第５の側面のいずれかの電磁石装置において、前記溝の内周面の少なくとも一部は、前記溝の深さが深くなるに従って前記溝の幅が広くなるように形成されたテーパ面を有する。

　本発明の第７の側面に係る電磁石装置は、第１の側面ないし第６の側面のいずれかの電磁石装置において、前記コイルに通電するための配線を有し、
　前記ヨークは、前記溝内部と背面側とを貫通する貫通孔を有し、前記配線は、前記貫通孔を通過するように設けられる。

　本発明の第８の側面に係る電磁石装置は、第１の側面ないし第７の側面のいずれかの電磁石装置において、前記ヨークの背面側に配置される冷却プレートを有する。

　本発明の第９の側面に係る電磁石装置は、第８の側面の電磁石装置において、前記ヨークの背面と前記冷却プレートとの間に配置される伝熱シートを有する。

　本発明の第１～第９の側面に係る電磁石装置によれば、ヨークの変形が抑制された、高精度に空間磁場分布を制御可能な電磁石装置を提供することができる。また、本発明の第１～第９の側面に係る電磁石装置によりコンパクトで省エネルギーな（コイル発熱が少ない）電磁石装置を提供することができる。

　本発明の第１０の側面に係る電磁石制御装置は、電磁石の励磁コイルに供給する電流を制御する電磁石制御装置であって、前記励磁コイルに電流を流すためのドライバと、前記励磁コイルに流れる電流値を示す信号を取得する電流値取得部と、前記励磁コイルに流れる電流を制御する電流制御部と、を有し、前記電流制御部は、前記励磁コイルの抵抗値に基づいて、予め設定された目標電流値の電流を前記励磁コイルに流すための出力電圧指令値を算出する出力電圧指令値算出部と、前記目標電流値と前記電流取得部により取得された信号が示す電流値との電流偏差を算出する電流偏差算出部と、前記出力電圧指令値に前記電流偏差を加算する加算部と、を有し、前記電流制御部は、前記電流偏差が加算された出力電圧指令値を前記ドライバに送信するように構成される。

　本発明の第１１の側面に係る電磁石制御装置は、第１０の側面の電磁石制御装置において、前記電流制御部は、所定条件における前記励磁コイルの抵抗値を格納するメモリ部を有し、前記出力電圧指令値算出部は、前記メモリ部に格納された抵抗値に基づいて、前記出力電圧指令値を算出する。

　本発明の第１２の側面に係る電磁石制御装置は、第１０の側面の電磁石制御装置において、前記励磁コイルの温度を示す信号を取得する温度取得部を有し、前記出力電圧指令値算出部は、前記温度取得部が取得した信号が示す前記励磁コイルの温度に基づいて前記励磁コイルの抵抗値を算出するコイル抵抗値算出部を有し、前記出力電圧指令値算出部は、前記コイル抵抗値算出部が算出した前記励磁コイルの抵抗値に基づいて、前記出力電圧指令値を算出する。

　本発明の第１３の側面に係る電磁石制御装置は、第１２の側面の電磁石制御装置において、前記励磁コイルの温度を検出する温度検出器を有し、前記温度検出器は、前記検出した温度を示す信号を前記温度取得部に送信するように構成される。

　本発明の第１４の側面に係る電磁石制御装置は、第１０の側面ないし第１３の側面のいずれかの電磁石制御装置において、前記励磁コイルに流れる電流値を検出する電流検出器を有し、前記電流検出器は、前記検出した電流値を示す信号を前記電流値取得部に送信するように構成される。

　本発明の第１５の側面に係る電磁石は、第１０の側面ないし第１４の側面のいずれかに記載された電磁石制御装置により制御される電磁石である。

　本発明の第１６の側面に係る電磁石の制御方法は、電磁石の励磁コイルに供給する電流を制御する電磁石の制御方法であって、前記励磁コイルの抵抗値に基づいて、目標電流値の電流を前記励磁コイルに流すための出力電圧指令値を算出する工程と、前記算出された出力電圧指令値に基づいて前記励磁コイルに電流を流す工程と、前記励磁コイルに流れる電流値を示す信号を取得する工程と、前記目標電流値と前記取得された信号が示す電流値との電流偏差を算出する工程と、前記算出された出力電圧指令値に前記電流偏差を加算する工程と、前記電流偏差が加算された出力電圧指令値に基づいて前記励磁コイルに電流を流す工程と、を有する。

　本発明の第１７の側面に係る電磁石制御装置は、第１６の側面の電磁石制御装置において、前記出力電圧指令値を算出する工程は、所定条件における前記励磁コイルの抵抗値に基づいて、前記出力電圧指令値を算出する。

　本発明の第１８の側面に係る電磁石制御装置は、第１６の側面の電磁石制御装置において、前記励磁コイルの温度を示す信号を取得する工程と、前記取得された信号が示す前記励磁コイルの温度に基づいて、前記励磁コイルの抵抗値を算出する工程と、を有し、前記出力電圧指令値を算出する工程は、前記算出された前記励磁コイルの抵抗値に基づいて、前記出力電圧指令値を算出する。

　本発明の第１０～１８の側面に係る電磁石制御装置によれば、電磁石に流れる電流を指令値に近づけることができる電磁石制御装置及び電磁石制御方法を提供することができる。

　また、本発明の第１０～１８の側面に係る電磁石制御装置によれば、励磁コイルの抵抗値に基づいて、予め設定された目標電流値の電流を励磁コイルに流すための出力電圧指令値を算出し、この出力電圧指令値をドライバに送信することができるので、目標電流値への到達時間を短くすることができるとともに制御精度を従来より高くすることができる（目標電流値と実際の電流値との偏差を小さくすることができる）。ひいては、高精度なＡ／Ｄ変換機やＤ／Ａ変換機が不要になるので、装置のコストを低減することができる。

　また、本発明の第１０～１８の側面に係る電磁石制御装置によれば、励磁コイルの温度を示す信号を取得するように構成されるので、制御対象である励磁コイルの抵抗値が温度により大きく変動しても、コイル抵抗値を正確に推定することができ、励磁コイルに印加する電流を精度よく制御することができる。

　本発明の第１９の側面に係る電磁石制御装置によれば、継鉄とコイルとを有する電磁石のコイルに流す電流を制御するための電磁石制御装置が提供される。この電磁石制御装置は、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、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、磁束密度指令値に基づいて、コイルに流す電流の値を決定する電流値決定部と、を備えている。電流値決定部は、継鉄の消磁状態から磁束密度の絶対値を増加させる場合に、第１の関数に基づいてコイルに流す電流の値を決定する第１の処理と、継鉄の着磁状態から磁束密度の絶対値を減少させる場合に、第２の関数に基づいてコイルに流す電流の値を決定する第２の処理と、継鉄の着磁状態から磁束密度の絶対値を増加させる場合に、第３の関数に基づいてコイルに流す電流の値を決定する第３の処理と、を実行するように構成される。

　かかる電磁石制御装置によれば、３つの関数を電流印加の履歴に応じて使い分けて、コイルに流す電流を制御することによって、電流印加の履歴に関わらず、ヒステリシスに起因する残留磁気の影響を低減して、磁束密度指令値と、コイルに電流を流すことによって実際に得られる磁束密度値と、を従来よりも精度良く一致させることができる。その結果、当該電磁石制御装置を備えるプラズマ処理装置において、同一のプラズマ処理装置におけるプロセス使用条件の再現性の向上、または、同一仕様のプラズマ処理装置同士間の個体差を低減することができる。しかも、継鉄が有するヒステリシスの大きさに関わらず、磁束密度指令値と、実際に得られる磁束密度値と、を精度良く一致させることができる。このため、継鉄にヒステリシスの小さい材料を使用しなくてもよい。その結果、容易に入手できる安価な材料を継鉄に用いることができる。つまり、電磁石制御装置のコスト、および、電磁石制御装置の発注から納品までに要する時間を低減することができる。

　本発明の第２０の側面に係る電磁石制御装置によれば、第１９の側面に係る電磁石制御装置において、第１の関数、第２の関数および第３の関数は、磁束密度と電流との関係を表す関数である。かかる形態によれば、他のパラメータへの変換を必要とすることなく、所望の磁束密度から、コイルに流す電流を直接的に決定することができる。したがって、電磁石制御装置における演算負荷を低減することができる。

　本発明の第２１の側面に係る電磁石制御装置によれば、第１９または第２０の側面に係る電磁石制御装置において、第１の関数、第２の関数および第３の関数は、線形関数である。かかる形態によれば、ヒステリシス特性の線形近似に基づいて、ヒステリシス特性を考慮した電流値を決定することができる。したがって、マイナーループ計算のための大規模な数値解析を行うことなく、磁束密度を許容範囲内の精度で制御することができる。

　本発明の第２２の側面に係る電磁石制御装置によれば、第２１の側面に係る電磁石制御装置において、線形関数は、区分線形関数である。かかる形態によれば、大規模な数値解析を行うことなく、磁束密度の制御精度を第３の形態よりも高めることができる。

　本発明の第２３の側面に係る電磁石制御装置によれば、第１９ないし第２２のいずれかの側面に係る電磁石制御装置において、電磁石制御装置は、さらに、継鉄に対して消磁を行う消磁部を備える。かかる形態によれば、消磁を行った後に第１の関数に基づいてコイルに流す電流を決定する頻度を増加させることができる。消磁状態における電流値の決定は、着磁状態における電流値の決定よりも単純に行うことができるので、電磁石制御装置における演算負荷を低減することができる。

　本発明の第２４の側面に係る電磁石制御装置によれば、第１９ないし第２３のいずれかの側面に係る電磁石制御装置において、電流値決定部は、コイルに流す電流の値を決定するための処理の内容を、第１の処理から第２の処理、第２の処理から第３の処理、または、３の処理から第２の処理に切り替える場合に、切替時の電流値に応じて、第１の関数、第２の関数および第３の関数のうちの切替後の処理に対応する関数の各項の少なくとも１つに所定の係数を乗じた関数を用いてコイルに流す電流の値を決定するように構成される。かかる形態によれば、簡易的な手法によって、電流印加の履歴に応じて、磁束密度指令値と、コイルに電流を流すことによって実際に得られる磁束密度値と、を所定の精度で一致させることができる。したがって、電磁石制御装置における演算負荷を低減することができる。

　本発明の第２５の側面に係る電磁石制御装置によれば、第１９ないし第２４のいずれかの側面に係る電磁石制御装置において、電流値決定部は、指令値取得部が新たな磁束密度指令値を取得した場合に、前回取得した磁束密度指令値と、新たに取得した磁束密度指令値と、の変化幅に応じて、第１の関数、第２の関数または第３の関数の各項の少なくとも１つに所定の係数を乗じた関数を用いてコイルに流す電流の値を決定するように構成される、残留磁気は、磁束密度値（換言すれば、電流値）の変化幅に応じて変化するが、かかる形態によれば、このような変化を反映できるように所定の係数を設定することによって、磁束密度を精度良く制御することができる。

　本発明の第２６の側面に係る電磁石制御装置によれば、第１９ないし第２５のいずれかの側面に係る電磁石制御装置において、コイルは、複数のコイルを有している。電流値決定部は、複数のコイルの各々によって発生する磁界の影響を反映して、コイルに流す電流の値を決定するように構成される。かかる形態によれば、電磁石が複数のコイルを備えている場合であっても、磁束密度を精度良く制御することができる。複数のコイルは、同一の磁路を形成してもよく、あるいは、それぞれ異なる磁路を形成してもよい。

　本発明の第２７の側面に係る電磁石制御装置によれば、第２６の側面に係る電磁石制御装置において、電流値決定部は、指令値取得部が新たな磁束密度指令値を取得した場合に、前回取得した磁束密度指令値と、新たに取得した磁束密度指令値と、の変化幅に応じて、第１の関数、第２の関数または第３の関数の各項の少なくとも１つに所定の係数を乗じた関数を用いて、または、第１の関数、第２の関数または第３の関数に対して、所定の関数の乗算および加算のうちの少なくとも一方を施した関数を用いて、コイルに流す電流の値を決定するように構成される。かかる形態によれば、電磁石が複数のコイルを備えている場合においても、第２５の側面に係る電磁石制御装置と同様の効果を奏する。

　本発明の第２８の側面に係る電磁石制御装置によれば、第２６または第２７の側面に係る電磁石制御装置において、電流値決定部は、複数のコイルのうちの少なくとも２つが同一の磁路を形成する場合に、第１の関数、第２の関数または第３の関数に基づいて決定された電流値に対して所定の関数または係数を乗じることによって、コイルに流す電流を補正するように構成される。かかる形態によれば、複数のコイルのうちの少なくとも２つが同一の磁路を形成することによる相互干渉を反映して、磁束密度を精度良く制御することができる。

　本発明の第２９の側面に係る電磁石システムによれば、電磁石システムが提供される。この電磁石システムは、第１９ないし第２８のいずれかの形態の電磁石制御装置と、電磁石と、を備えている。かかる電磁石システムによれば、第１９ないし第２８のいずれかの側面に係る電磁石制御装置と同様の効果を奏する。

　本発明の第３０の側面に係る電磁石システムによれば、第２９の形態の電磁石システムは、コイルによって発生する磁場の磁束密度を検出するセンサと、センサによって検出された磁束密度値と、指令磁束密度値と、の差分に基づいて、該差分が小さくなるようにコイルに流す電流を補償する補償部と、を備えている。かかる形態によれば、フィードバック制御によって、磁束密度をさらに精度良く制御することができる。

　本発明は、上述した形態に限らず、電磁石の制御方法、電磁石制御用プログラム、当該プログラムがコンピュータによって読み取り可能に記録された記憶媒体など、種々の形態で実現可能である。

　以上、いくつかの本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

　本願は、２０１５年５月１１日出願の日本特許出願番号第２０１５－０９６２４８号、２０１５年５月２８日出願の日本特許出願番号第２０１５－１０８１６０号、及び、２０１５年１０月２７日出願の日本特許出願番号第２０１５－２１０８７２号に基づく優先権を主張する。日本特許出願番号第２０１５－０９６２４８号、日本特許出願番号第２０１５－１０８１６０号の明細書、日本特許出願番号第２０１５－２１０８７２号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示内容は、参照により全体として本願に援用される。
　特開２０１３－１４９７２２号公報（特許文献１）、特開２０１２－７４９７２号公報（特許文献２）、特開２００７－１３２９０２号公報（特許文献３）の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示は、参照により全体として本願に援用される。

　１０…プラズマ処理装置
　２０…電磁石装置
　２１…ヨーク
　２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ…溝
　２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ…コイル
　２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ…エポキシ樹脂
　２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ…隙間
　２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ…貫通孔
　２９…剥離剤
　４０…冷却プレート
　４４ａ，４４ｂ…テーパ面
　４５…伝熱シート
　５２ａ，５２ｂ…第１配線
　５３ａ，５３ｂ…第２配線
　１１－１…電磁石装置
　２０－１…コントローラ
　２１－１…出力電圧指令値算出部
　２２－１…電流偏差算出部
　２３－１…メモリ部
　２８－１…コイル抵抗値算出部
　２９－１…加算部
　３０－１…ＣＰＵ電流制御部
　３３－１…増幅器
　３５－１…増幅器
　３７－１…増幅器
　４０－１…励磁コイル
　４１－１…温度検出器
　４２－１…電流検出器
　　２０－２，３２０…プラズマ処理システム
　　２１－２…プラズマエッチング装置
　　２２－２…指令部
　　３０－２，３３０…電磁石システム
　　４０－２，２４０…電磁石
　　４１－２，２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃ，２４１ｄ…コイル
　　４２－２，２４２…継鉄
　　５０－２，３５０…電磁石制御装置
　　６０－２…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
　　３４５…センサ
　　３８５…補償部

Claims

　プラズマ処理装置に用いられる電磁石装置であって、
　前面に環状の溝を有するヨークと、
　前記溝に配置される環状のコイルと、
　前記コイルを内包するように設けられ、前記コイルを前記ヨークに対して固定しかつ伝熱するための樹脂と、を有し、
　前記ヨークの前記溝の外周面と、前記コイルの径方向外側に設けられた前記樹脂との間に隙間が設けられる、電磁石装置。
　前記コイルは、前記溝の内部に収納される、請求項１に記載された電磁石装置。
　前記コイルは、前記コイルの幅方向中央部が前記溝の幅方向中央より径方向内側に位置するように、前記溝に配置される、請求項１又は２に記載された電磁石装置。
　前記コイルは、前記コイルの深さ方向中央部が前記溝の深さ方向中央より底部側に位置するように、前記溝に配置される、請求項１ないし３のいずれか一項に記載された電磁石装置。
　前記樹脂は、耐熱性および熱伝導性の良好な樹脂である、請求項１ないし４のいずれか一項に記載された電磁石装置。
　前記溝の内周面の少なくとも一部は、前記溝の深さが深くなるに従って前記溝の幅が広くなるように形成されたテーパ面を有する、請求項１ないし５のいずれか一項に記載された電磁石装置。
　前記コイルに通電するための配線を有し、
　前記ヨークは、前記溝内部と背面側とを貫通する貫通孔を有し、
　前記配線は、前記貫通孔を通過するように設けられる、請求項１ないし６のいずれか一項に記載された電磁石装置。
　前記ヨークの背面側に配置される冷却プレートを有する、請求項１ないし７のいずれか一項に記載された電磁石装置。
　前記ヨークの背面と前記冷却プレートとの間に配置される伝熱シートを有する、請求項８に記載された電磁石装置。
　電磁石の励磁コイルに供給する電流を制御する電磁石制御装置であって、
　前記励磁コイルに電流を流すためのドライバと、
　前記励磁コイルに流れる電流値を示す信号を取得する電流値取得部と、
　前記励磁コイルに流れる電流を制御する電流制御部と、を有し、
　前記電流制御部は、
　　前記励磁コイルの抵抗値に基づいて、予め設定された目標電流値の電流を前記励磁コイルに流すための出力電圧指令値を算出する出力電圧指令値算出部と、
　　前記目標電流値と前記電流取得部により取得された信号が示す電流値との電流偏差を算出する電流偏差算出部と、
　　前記出力電圧指令値に前記電流偏差を加算する加算部と、を有し、
　前記電流制御部は、前記電流偏差が加算された出力電圧指令値を前記ドライバに送信するように構成される、電磁石制御装置。
　前記電流制御部は、所定条件における前記励磁コイルの抵抗値を格納するメモリ部を有し、
　前記出力電圧指令値算出部は、前記メモリ部に格納された抵抗値に基づいて、前記出力電圧指令値を算出する、請求項１０に記載された電磁石制御装置。
　前記励磁コイルの温度を示す信号を取得する温度取得部を有し、
　前記出力電圧指令値算出部は、前記温度取得部が取得した信号が示す前記励磁コイルの温度に基づいて前記励磁コイルの抵抗値を算出するコイル抵抗値算出部を有し、
　前記出力電圧指令値算出部は、前記コイル抵抗値算出部が算出した前記励磁コイルの抵抗値に基づいて、前記出力電圧指令値を算出する、請求項１０に記載された電磁石制御装置。
　前記励磁コイルの温度を検出する温度検出器を有し、
　前記温度検出器は、前記検出した温度を示す信号を前記温度取得部に送信するように構成される、請求項１２に記載された電磁石制御装置。
　前記励磁コイルに流れる電流値を検出する電流検出器を有し、
　前記電流検出器は、前記検出した電流値を示す信号を前記電流値取得部に送信するように構成される、請求項１０ないし１３のいずれか一項に記載された電磁石制御装置。
　請求項１０ないし１４のいずれか一項に記載された電磁石制御装置により制御される電磁石。
　電磁石の励磁コイルに供給する電流を制御する電磁石の制御方法であって、
　前記励磁コイルの抵抗値に基づいて、目標電流値の電流を前記励磁コイルに流すための出力電圧指令値を算出する工程と、
　前記算出された出力電圧指令値に基づいて前記励磁コイルに電流を流す工程と、
　前記励磁コイルに流れる電流値を示す信号を取得する工程と、
　前記目標電流値と前記取得された信号が示す電流値との電流偏差を算出する工程と、
　前記算出された出力電圧指令値に前記電流偏差を加算する工程と、
　前記電流偏差が加算された出力電圧指令値に基づいて前記励磁コイルに電流を流す工程と、を有する、電磁石の制御方法。
　前記出力電圧指令値を算出する工程は、所定条件における前記励磁コイルの抵抗値に基づいて、前記出力電圧指令値を算出する、請求項１６に記載された電磁石の制御方法。
　前記励磁コイルの温度を示す信号を取得する工程と、
　前記取得された信号が示す前記励磁コイルの温度に基づいて、前記励磁コイルの抵抗値を算出する工程と、を有し、
　前記出力電圧指令値を算出する工程は、前記算出された前記励磁コイルの抵抗値に基づいて、前記出力電圧指令値を算出する、請求項１６に記載された電磁石の制御方法。
　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、
　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の絶対値を増加させる場合に、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、
　　前記継鉄の着磁状態から磁束密度の絶対値を減少させる場合に、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、
　　前記継鉄の着磁状態から磁束密度の絶対値を増加させる場合に、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
　　を実行するように構成された
　電磁石制御装置。
　請求項１９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。
　請求項１９または請求項２０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、線形関数である
　電磁石制御装置。
　請求項２１に記載の電磁石制御装置であって、
　前記線形関数は、区分線形関数である
　電磁石制御装置。
　請求項１９ないし請求項２２のいずれか一項に記載の電磁石制御装置であって、
　さらに、前記継鉄に対して消磁を行う消磁部を備えた
　電磁石制御装置。
　請求項１９ないし請求項２３のいずれか一項に記載の電磁石制御装置であって、
　前記電流値決定部は、前記コイルに流す電流の値を決定するための処理の内容を、前記第１の処理から前記第２の処理、前記第２の処理から前記第３の処理、または、前記３の処理から前記第２の処理に切り替える場合に、該切替時の電流値に応じて、前記第１の関数、前記第２の関数および前記第３の関数のうちの切替後の処理に対応する関数の各項の少なくとも１つに所定の係数を乗じた関数を用いて前記コイルに流す電流の値を決定するように構成された
　電磁石制御装置。
　請求項１９ないし請求項２４のいずれか一項に記載の電磁石制御装置であって、
　前記電流値決定部は、前記指令値取得部が新たな磁束密度指令値を取得した場合に、前回取得した前記磁束密度指令値と、新たに取得した前記磁束密度指令値と、の変化幅に応じて、前記第１の関数、前記第２の関数または前記第３の関数の各項の少なくとも１つに所定の係数を乗じた関数を用いて前記コイルに流す電流の値を決定するように構成された
　電磁石制御装置。
　請求項１９ないし請求項２５のいずれか一項に記載の電磁石制御装置であって、
　前記コイルは、複数のコイルを有しており、
　前記電流値決定部は、前記複数のコイルの各々によって発生する磁界の影響を反映して、前記コイルに流す電流の値を決定するように構成された
　電磁石制御装置。
　請求項２６に記載の電磁石制御装置であって、
　前記電流値決定部は、前記指令値取得部が新たな磁束密度指令値を取得した場合に、前回取得した前記磁束密度指令値と、新たに取得した前記磁束密度指令値と、の変化幅に応じて、前記第１の関数、前記第２の関数または前記第３の関数の各項の少なくとも１つに所定の係数を乗じた関数を用いて、または、前記第１の関数、前記第２の関数または前記第３の関数に対して、所定の関数の乗算および加算のうちの少なくとも一方を施した関数を用いて、前記コイルに流す電流の値を決定するように構成された
　電磁石制御装置。
　請求項２６または請求項２７に記載の電磁石制御装置であって、
　前記電流値決定部は、前記複数のコイルのうちの少なくとも２つが同一の磁路を形成する場合に、前記第１の関数、前記第２の関数または前記第３の関数に基づいて決定された電流値に対して所定の関数または係数を乗じることによって、前記コイルに流す電流を補正するように構成された
　電磁石制御装置。
　電磁石システムであって、
　請求項１９ないし請求項２８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。
　請求項２９に記載の電磁石システムであって、
　前記コイルによって発生する磁場の磁束密度を検出するセンサと、
　前記センサによって検出された磁束密度値と、前記指令磁束密度値と、の差分に基づいて、該差分が小さくなるように前記コイルに流す電流を補償する補償部と
　を備えた電磁石システム。