JP4139015B2 - パルスレーザ制御システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エキシマレーザ等の高繰り返しパルスレーザを制御するパルスレーザ制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、縮小投影露光装置（ステッパ）は、エキシマレーザ等の紫外領域のレーザ光を用いている。エキシマレーザ等のパルスレーザ装置をステッパに用いる場合、安定したレーザ光出力が要求されるため、各パルス毎の制御が必要となる。
【０００３】
図９は、従来のパルスレーザ装置におけるレーザ制御システムの概要構成を示す図である。図９において、主コントローラ１０２は、パルスレーザ装置１０１を構成する各機器１２１〜１３０を集中制御する。
【０００４】
主コントローラ１０２は、外部インターフェース１０２ｉを有し、この外部インターフェース１０２ｉを介してステッパ等の外部装置１１０と接続される。外部装置１１０は、ステッパ等の外部装置１１０を制御する外部コントローラ１１１と、ステッパ等の外部装置１１０およびパルスレーザ装置１０１を管理する管理装置１１２を有する。外部装置１１０とパルスレーザ装置１０１とは、パラレル通信回線１０３およびＲＳ２３２Ｃ等のシリアル通信回線１０４によって接続される。
【０００５】
ここで、外部装置１１０をステッパとした場合における具体的な構成について図１０を参照して説明する。図１０において、パルスレーザ装置２０１は例えばエキシマレーザ装置であり、レーザチャンバ２０２は、紙面に垂直な方向に陽極および陰極が対向して配設された放電電極としてのレーザ放電部ＬＤを有し、レーザチャンバ２０２内に充填されたハロゲンガス、希ガス、バッファガス等からなるレーザ媒質ガスをレーザ放電部ＬＤ間の放電によって励起させてレーザ発振を行う。
【０００６】
レーザチャンバ２０２の両レーザ出射口にはウィンドウ２０４が設けられている。また、レーザチャンバ２０２のレーザ光出力側にはフロントミラー２０５が設けられている。狭帯域化モジュール２０６は、フロントミラー２０５に対向するレーザ出射口側に設けられ、この場合、ビーム拡大光学系２０７と、ミラー２０８と、角度分散型波長選択素子であるグレーティング２０９と、ミラー調整器２１０とで構成される。
【０００７】
従って、フロントミラー２０５とグレーティング２０９との間で光共振器が構成されることになる。この場合、ミラー調整器２１０はミラー２０８の角度を調整することによって、結果的にグレーティング２０９に入射されるレーザ光入射角を調整する。このミラー調整を含むグレーティング２０９の波長選択調整は、主コントローラ２０２の制御のもとに行われ、このコントローラ２０２の制御は、後述するモニタモジュール２２０によるレーザ出力光のモニタ結果に基づいて行われる。
【０００８】
レーザチャンバ２０２内で発振したレーザ光は、狭帯域化モジュール２０６に入射され、ビーム拡大光学系２０７に入射されてその放電方向に垂直な方向のビーム幅に拡大される。さらに、レーザ光はグレーティング２０９に入射されて回折されることにより、所定の波長成分のレーザ光のみが入射光と同じ方向に折り返される。グレーティング２０９で折り返されたレーザ光は、ビーム拡大光学系２０７でビーム幅が縮小された後、レーザチャンバ２０２に入射される。レーザチャンバ２０２を通過して増幅されたレーザ光は、フロントミラー２０５を介してその一部が出力光として取り出されると共に、残りが再度レーザチャンバ２０２に戻って増幅される。
【０００９】
一方、レーザ光の出力側には、フロントミラー２０５から出力されたレーザ光の一部をビームスプリッタ２１１が設けられ、このビームスプリッタ２１１で取り出されたレーザ光はモニタモジュール２２０に入力される。モニタモジュール２２０は、入力されたレーザ光の線幅、出力強度、必要があればビームプロファイルを検出し、主コントローラ２０２に送出し、主コントローラ２０２は、この検出結果をもとに狭帯域化モジュール２０６およびパルスレーザ用電源装置２４０の制御を行う。
【００１０】
また、実際にパルスレーザ装置２０１が高繰り返し連続パルス発振を行う場合、ステッパコントローラ３０２からレーザ発光信号やエネルギー信号が送出され、これらの信号をもとに主コントローラ２０２がミラー調整器２１０やパルスレーザ用電源装置２４０を制御してパルス発振させる。この制御は、各パルス毎に行われる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のパルスレーザ制御システムでは、主コントローラ１０２のみでパルスレーザ装置１０１内の各機器１２１〜１３０を集中制御していたため、各パルス毎の制御を行うには負荷が大きく、パルスレーザ装置１０１の設計変更等が生じた場合に、この負荷制限、拡張性の制限のために十分なパルスレーザ制御システムを構築することができないとともに、設計変更にかかる労力が大きく、時間がかかるという問題点があった。
【００１２】
また、従来のパルスレーザ制御システムでは、主コントローラ１０２によって集中制御しているが、各機器との間の接続は、具体的にはボード間をバスによって接続し、そのためのハーネスを引き回していたため、パルスレーザ装置１０１の筐体内空間を圧迫し、設計変更に伴う十分なスペースを確保することができないという問題点があった。
【００１３】
さらに、パルスレーザ装置１０１の状態ログを取得する場合、パルスレーザ装置１０１から直接ダウンロードするようにしていたため、パルスレーザ装１０１の管理処理に労力と時間がかかるという問題点があった。
【００１４】
そこで、本発明は、かかる問題点を除去し、パルスレーザ装置の設計変更が頻繁に生じる場合であっても、少ない拡張スペースで、かつ容易に変更することができ、しかもパルスレーザ装置を構成する各機器の管理を容易に行うことができるパルスレーザ制御システムを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段および効果】
この発明にかかるパルスレーザ制御システムは、パルスレーザ装置を構成する各機器に対する制御を行なうエネルギーコントローラ、波長コントローラと、
エネルギーコントローラ、波長コントローラおよび外部装置を制御する主コントローラと、
エネルギーコントローラ、波長コントローラ、主コントローラのそれぞれを相互にパラレル通信接続するパラレル通信手段と、
エネルギーコントローラ、波長コントローラ、主コントローラのそれぞれを相互にシリアルネットワークによってシリアル通信接続するシリアル通信手段と
を具備し、
接続される機器からレーザ発光信号がエネルギーコントローラに入力されると、パラレル通信手段を介して、レーザ発光信号が波長コントローラ及び主コントローラにパラレル伝送され、
エネルギーコントローラは、レーザ発光信号を受け付けたタイミングで、接続される機器からエネルギー信号を取得し、自己のログ記録部に記録し、
波長コントローラは、レーザ発光信号を受け付けたタイミングで、接続される機器からレーザ波長モニタ信号を取得し、自己のログ記録部に記録し、
その後、主コントローラは、シリアル通信手段を用いて、エネルギーコントローラ、波長コントローラの各ログ記録部に保持されたログデータの要求を行って、ログデータを取得する制御が行なわれること
を特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、パルスレーザ装置に対する制御を主コントローラと複数のコントローラとに負荷分散し、リアルタイム性が要求される信号の伝送には、パラレル通信手段を用いて高速に伝送するようにし、主コントローラと複数のコントローラとは、たとえばイーサネット等のシリアル通信手段によってネットワーク接続されているため、機器の増大／減少等を伴う変更にも柔軟かつ容易に対処することができるという効果を奏する。
【００１７】
また、パルスレーザ装置内に用いられる制御用のスペースが減少し、コンパクトなパルスレーザ装置を実現することができるという効果を奏する。
【００１８】
さらに、主コントローラおよび複数のコントローラと、これらに接続される各機器との接続距離が短くなるため、ノイズ等による影響を考慮せずに良好な通信を行うことができる。
【００１９】
次の発明にかかるパルスレーザ制御システムは、上記の発明において、前記パラレル通信手段および前記シリアル通信手段とは別のパラレル通信手段およびシリアル通信手段で前記主コントローラが外部装置に接続されることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、上記の発明による作用効果に加え、外部装置とパラレル接続されるため、外部装置からリアルタイム性を必要とする信号の伝送を高速に行うことができるとともに、外部装置をシリアル通信手段によってネットワーク接続することができるので、パルスレーザ装置に対する管理をリモートで行うことができるという効果を奏する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態であるパルスレーザ制御システムの構成を示す図である。図１において、エキシマレーザ等によって実現されるパルスレーザ装置１は、ステッパ等によって実現される外部装置１０との間を、シリアル通信ネットワークであるイーサネット等のシリアル通信回線ＳＳによってシリアル通信接続されるとともに、パラレル通信回線ＰＰによってパラレル通信接続される。
【００２２】
パルスレーザ装置１は、機器２１を接続する主コントローラ２、機器２２〜２４を接続する波長コントローラ３、機器２５，２６を接続するエネルギーコントローラ４、機器２７〜２９を接続するユーティリティコントローラ５および機器３０を接続するオプションコントローラ６を有する。各機器はパルスレーザ装置１を構成するパルス電源装置等である。主コントローラ２は、上述したシリアル通信回線ＳＳおよびパラレル通信回線ＰＰを接続するための外部インターフェース２ｉを有する。
【００２３】
パルスレーザ装置１内には、イーサネットＳが構成され、各コントローラ２〜６は、高速にシリアル通信接続される。また、各コントローラ２〜６は、パラレル通信回線Ｐ１〜Ｐ４によってパラレル通信接続される。
【００２４】
波長コントローラ３は、たとえば現在のレーザ光の波長、線幅等をモニタし、このモニタ結果をもとに波長を制御する。エネルギーコントローラ４は、パルスレーザ用電源装置に必要なエネルギー演算を行う。ユーティリティコントローラ５は、所定の機器の状態を監視制御する。オプションコントローラ６は、新たなに追加されたオプション機能を制御する。
【００２５】
一方、外部装置１０は、ステッパコントローラ等によって実現される外部コントローラ１１、およびパルスレーザ装置１と外部装置１０自体との管理を行う管理装置１２を有する。
【００２６】
ここで、図２〜図８を参照して、上述したイーサネットＳ，ＳＳおよびパラレル通信回線Ｐ１〜Ｐ４，ＰＰを用いたパルスレーザ装置１に対する制御手順の一例について説明する。
【００２７】
図２において、エネルギーコントローラ４は、パラレル通信回線を接続するためのパラレルインターフェース４ａと、エネルギー演算部４ｂと、ログ記録部４ｃとを有する。波長コントローラ３は、パラレル通信回線を接続するためのパラレルインターフェース３ａと、波長演算部３ｂと、ログ記録部３ｃとを有する。ユーティリティコントローラ５は、パラレル通信回線を接続するためのパラレルインターフェース５ａと、ユーティリティ演算部５ｂと、ログ記録部５ｃとを有する。主コントローラ２は、パラレル通信回線を接続するためのパラレルインターフェース２ａと、主演算部２ｂとを有する。
【００２８】
機器２５から、レーザ発光信号Ｐ１０がエネルギーコントローラ４に入力されると、パラレル通信回線を介して波長コントローラ３、ユーティリティコントローラ５、および主コントローラ２に、このレーザ発光信号Ｐ１０がパラレル伝送されるとともに、各パラレルインターフェース４ａ，３ａ，５ａ，２ａは、それぞれエネルギー演算部４ｂ、波長演算部３ｂ、ユーティリティ演算部５ｂ、および主演算部２ｂにレーザ発光信号Ｐ１０を送出する。さらに、主コントローラ２は、パラレル通信回線を介して、外部装置１０に受信を示す発光信号Ｐ１４を出力する。この場合におけるパラレル通信回線の接続は、１信号１ペア線によって、それぞれ特定の信号に割り当てられている。
【００２９】
図３において、レーザ発光信号Ｐ１０を受け付けたタイミングで、エネルギーコントローラ４は、接続される機器からエネルギー信号４１を取得し、ログ記録部４ｃに記録する。同様に、レーザ発光信号Ｐ１０を受け付けたタイミングで、波長コントローラ３は、接続される機器からレーザ波長モニタ信号３１を取得し、ログ記録部３ｃに記録する。同様に、レーザ発光信号Ｐ１０を受け付けたタイミングで、ユーティリティコントローラ５は、接続される機器から機器状態信号５１を取得し、ログ記録部５ｃに記録する。
【００３０】
図４において、その後エネルギー演算部４ｂは、取得したエネルギー信号４１をもとに次のパルス分のエネルギーを演算し、その値をエネルギー制御信号４２として、パルスレーザ用電源装置等の機器に出力する。また、波長演算部３ｂは、取得したレーザ波長モニタ信号３１をもとに、次のパルスで調整される調整データを演算し、その値を波長制御信号３２として、ミラー調整器等の機器に出力する。
【００３１】
その後、図５に示すように、主コントローラ２は、イーサネットＳによる高速シリアル通信回線を用いて、ログ記録部３ｃ〜５ｃに保持されたログデータの要求を行って、ログデータを取得する。
【００３２】
次に、図６を参照して、いずれかのコントローラがエラーを検出した場合におけるエラー処理について説明する。図６において、たとえばエネルギーコントローラ４がエラーを検出した場合、エネルギーコントローラ４は、パラレル通信回線を用いて、主コントローラ２および他のコントローラ３，５，６にエラー検出のイベントＰ４１，Ｐ４２を送出する。このイベントＰ４１，Ｐ４２を受信した主コントローラ２および他のコントローラ３，５，６は、このイベントをログデータとしてラッチする。一方、エラーを検出したエネルギーコントローラ４も、エラー検出をログデータとしてラッチする。
【００３３】
その後、主コントローラ２は、エネルギーコントローラ４に対して、イーサネットＳを用いてエラー内容の要求Ｓ４１，Ｓ４２を送出し、エネルギーコントローラ４から、エラー内容を示すエラーコードを受信する。さらに、主コントローラ２は、受信したエラーコードを確認した後、主コントローラ２および他のコントローラ２，３，５，６、すなわち全てのコントローラに対して、パラレル通信回線を用いて、エラー発生Ｐ４３，Ｐ４４を通知し、この通知を受けたエネルギーコントローラ４および他のコントローラ２，３，５，６は、接続される機器の停止を行う。
【００３４】
その後、主コントローラ２は、イーサネットＳを用いて、エネルギーコントローラ４および他のコントローラ２，３，５，６に対して、記録されたログデータの要求Ｓ４３、Ｓ４４を行い、エネルギーコントローラ４および他のコントローラ３，５，６は、主コントローラ２に対してログデータの送出Ｓ４５，Ｓ４６を行うことによって、主コントローラ２は、ログデータを取得する。このようにして取得されたログデータは、たとえばイーサネットＳＳを介して外部装置１０内の管理装置１２によって取得され、管理することができる。
【００３５】
このログデータの保持および取得は、図７に示すように、各コントローラ２〜５がパラレル通信回線を介して、レーザ発光信号Ｐ１０を受信するタイミングに同期して、すなわちパルス同期して各ソースデータベースに保持し、その後、主コントローラ２が、イーサネットＳを介したログデータの要求を行って取得する。この場合、パルス同期してログデータが取得されるため、主コントローラ２は、ログデータを各パルス毎に取得し、管理することができる。
【００３６】
一方、外部装置１０は、パルスレーザ装置１側における光品位の変化をリアルタイムで取得し、制御および管理したい場合がある。たとえば、図８は、パルスレーザ装置１側の光品位をリアルタイムで外部装置１０側に出力する場合の処理を示している。図８において、波長コントローラ３およびエネルギーコントローラ４は、パラレル通信回線を介して、レーザ発光信号Ｐ１０を受信すると、そのタイミングで、波長演算部３ｂが波長および線幅を演算し、その演算結果を主コントローラ２にパラレル通信回線を用いて送出し、エネルギー演算部４ｂが、エネルギーの平均およびバラツキを演算し、その演算結果を主コントローラ２にパラレル通信回線を用いて送出し、主コントローラ２は、これらの演算結果をリアルタイムで外部機器１０に送出する。これによって、パルスレーザ装置１の光品位をリアルタイムで、かつリモートで監視することができる。
【００３７】
この実施の形態によれば、パルスレーザ装置１内の制御を複数のコントローラ２〜６に分割して負荷を分散し、各コントローラ２〜６間を高速シリアル回線としてのイーサネットを介して接続して、設計変更等に伴う拡張等を容易に行えるようにし、また、各コントローラ２〜６間をパラレル通信回線を介して接続しているので、イーサネットによる通信速度あるいは一時的な負荷増大等による通信遅延に耐えられない、タイムクリティカルな信号をリアルタイムで確実に伝送するようにしている。すなわち、シリアル通信回線とパラレル通信回線とを用いたハイブリッド方式によって各コントローラ２〜６間の通信を高速に行うようにしている。
【００３８】
また、各コントローラ２〜６は、接続する各機器に近接した位置に配置することが可能となるので、ハーネス等の引き回しがなくなり、短い配線によって各機器を接続することができるため、ノイズ等の影響を比較的考慮しなくてもよい通信制御システムを構築することができる。
【００３９】
さらに、各コントローラ２〜６が保持するログは、イーサネットＳを用いて取得することができるので、その後保守、管理が容易となる。特に、外部装置１０とパルスレーザ装置１との間も、イーサネットおよびパラレル通信回線で接続するようにしているので、リモートで、パルスレーザ装置１の制御および管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるパルスレーザ制御システムの構成を示す図である。
【図２】レーザ発光時における各コントローラ間における通信処理の一例を示す図である。
【図３】レーザ発光時における各コントローラ間における通信処理の一例を示す図である。
【図４】レーザ発光時における各コントローラ間における通信処理の一例を示す図である。
【図５】レーザ発光時における各コントローラ間における通信処理の一例を示す図である。
【図６】エラー検出時における各コントローラ間の通信処理の一例を示す図である。
【図７】ログデータの取得に関する各コントローラ間の通信処理の一例を示す図である。
【図８】レーザ発行時における光品位の変化状態をリアルタイムで取得する通信処理の一例を示す図である。
【図９】従来のパルスレーザ制御システムの構成を示す図である。
【図１０】従来のパルスレーザ制御システムが適用される具体例を示す図である。
【符号の説明】
１…パルスレーザ装置 ２…主コントローラ ３…波長コントローラ
４…エネルギーコントローラ ５…ユーティリティコントローラ
６…オプションコントローラ １０…外部装置 １１…外部コントローラ
１２…管理装置 ２１〜３０…機器 ２ｉ…外部インターフェース
Ｓ，ＳＳ…イーサネット Ｐ１〜Ｐ４，ＰＰ…パラレル通信回線
【発明の属する技術分野】
本発明は、エキシマレーザ等の高繰り返しパルスレーザを制御するパルスレーザ制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、縮小投影露光装置（ステッパ）は、エキシマレーザ等の紫外領域のレーザ光を用いている。エキシマレーザ等のパルスレーザ装置をステッパに用いる場合、安定したレーザ光出力が要求されるため、各パルス毎の制御が必要となる。
【０００３】
図９は、従来のパルスレーザ装置におけるレーザ制御システムの概要構成を示す図である。図９において、主コントローラ１０２は、パルスレーザ装置１０１を構成する各機器１２１〜１３０を集中制御する。
【０００４】
主コントローラ１０２は、外部インターフェース１０２ｉを有し、この外部インターフェース１０２ｉを介してステッパ等の外部装置１１０と接続される。外部装置１１０は、ステッパ等の外部装置１１０を制御する外部コントローラ１１１と、ステッパ等の外部装置１１０およびパルスレーザ装置１０１を管理する管理装置１１２を有する。外部装置１１０とパルスレーザ装置１０１とは、パラレル通信回線１０３およびＲＳ２３２Ｃ等のシリアル通信回線１０４によって接続される。
【０００５】
ここで、外部装置１１０をステッパとした場合における具体的な構成について図１０を参照して説明する。図１０において、パルスレーザ装置２０１は例えばエキシマレーザ装置であり、レーザチャンバ２０２は、紙面に垂直な方向に陽極および陰極が対向して配設された放電電極としてのレーザ放電部ＬＤを有し、レーザチャンバ２０２内に充填されたハロゲンガス、希ガス、バッファガス等からなるレーザ媒質ガスをレーザ放電部ＬＤ間の放電によって励起させてレーザ発振を行う。
【０００６】
レーザチャンバ２０２の両レーザ出射口にはウィンドウ２０４が設けられている。また、レーザチャンバ２０２のレーザ光出力側にはフロントミラー２０５が設けられている。狭帯域化モジュール２０６は、フロントミラー２０５に対向するレーザ出射口側に設けられ、この場合、ビーム拡大光学系２０７と、ミラー２０８と、角度分散型波長選択素子であるグレーティング２０９と、ミラー調整器２１０とで構成される。
【０００７】
従って、フロントミラー２０５とグレーティング２０９との間で光共振器が構成されることになる。この場合、ミラー調整器２１０はミラー２０８の角度を調整することによって、結果的にグレーティング２０９に入射されるレーザ光入射角を調整する。このミラー調整を含むグレーティング２０９の波長選択調整は、主コントローラ２０２の制御のもとに行われ、このコントローラ２０２の制御は、後述するモニタモジュール２２０によるレーザ出力光のモニタ結果に基づいて行われる。
【０００８】
レーザチャンバ２０２内で発振したレーザ光は、狭帯域化モジュール２０６に入射され、ビーム拡大光学系２０７に入射されてその放電方向に垂直な方向のビーム幅に拡大される。さらに、レーザ光はグレーティング２０９に入射されて回折されることにより、所定の波長成分のレーザ光のみが入射光と同じ方向に折り返される。グレーティング２０９で折り返されたレーザ光は、ビーム拡大光学系２０７でビーム幅が縮小された後、レーザチャンバ２０２に入射される。レーザチャンバ２０２を通過して増幅されたレーザ光は、フロントミラー２０５を介してその一部が出力光として取り出されると共に、残りが再度レーザチャンバ２０２に戻って増幅される。
【０００９】
一方、レーザ光の出力側には、フロントミラー２０５から出力されたレーザ光の一部をビームスプリッタ２１１が設けられ、このビームスプリッタ２１１で取り出されたレーザ光はモニタモジュール２２０に入力される。モニタモジュール２２０は、入力されたレーザ光の線幅、出力強度、必要があればビームプロファイルを検出し、主コントローラ２０２に送出し、主コントローラ２０２は、この検出結果をもとに狭帯域化モジュール２０６およびパルスレーザ用電源装置２４０の制御を行う。
【００１０】
また、実際にパルスレーザ装置２０１が高繰り返し連続パルス発振を行う場合、ステッパコントローラ３０２からレーザ発光信号やエネルギー信号が送出され、これらの信号をもとに主コントローラ２０２がミラー調整器２１０やパルスレーザ用電源装置２４０を制御してパルス発振させる。この制御は、各パルス毎に行われる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のパルスレーザ制御システムでは、主コントローラ１０２のみでパルスレーザ装置１０１内の各機器１２１〜１３０を集中制御していたため、各パルス毎の制御を行うには負荷が大きく、パルスレーザ装置１０１の設計変更等が生じた場合に、この負荷制限、拡張性の制限のために十分なパルスレーザ制御システムを構築することができないとともに、設計変更にかかる労力が大きく、時間がかかるという問題点があった。
【００１２】
また、従来のパルスレーザ制御システムでは、主コントローラ１０２によって集中制御しているが、各機器との間の接続は、具体的にはボード間をバスによって接続し、そのためのハーネスを引き回していたため、パルスレーザ装置１０１の筐体内空間を圧迫し、設計変更に伴う十分なスペースを確保することができないという問題点があった。
【００１３】
さらに、パルスレーザ装置１０１の状態ログを取得する場合、パルスレーザ装置１０１から直接ダウンロードするようにしていたため、パルスレーザ装１０１の管理処理に労力と時間がかかるという問題点があった。
【００１４】
そこで、本発明は、かかる問題点を除去し、パルスレーザ装置の設計変更が頻繁に生じる場合であっても、少ない拡張スペースで、かつ容易に変更することができ、しかもパルスレーザ装置を構成する各機器の管理を容易に行うことができるパルスレーザ制御システムを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段および効果】
この発明にかかるパルスレーザ制御システムは、パルスレーザ装置を構成する各機器に対する制御を行なうエネルギーコントローラ、波長コントローラと、
エネルギーコントローラ、波長コントローラおよび外部装置を制御する主コントローラと、
エネルギーコントローラ、波長コントローラ、主コントローラのそれぞれを相互にパラレル通信接続するパラレル通信手段と、
エネルギーコントローラ、波長コントローラ、主コントローラのそれぞれを相互にシリアルネットワークによってシリアル通信接続するシリアル通信手段と
を具備し、
接続される機器からレーザ発光信号がエネルギーコントローラに入力されると、パラレル通信手段を介して、レーザ発光信号が波長コントローラ及び主コントローラにパラレル伝送され、
エネルギーコントローラは、レーザ発光信号を受け付けたタイミングで、接続される機器からエネルギー信号を取得し、自己のログ記録部に記録し、
波長コントローラは、レーザ発光信号を受け付けたタイミングで、接続される機器からレーザ波長モニタ信号を取得し、自己のログ記録部に記録し、
その後、主コントローラは、シリアル通信手段を用いて、エネルギーコントローラ、波長コントローラの各ログ記録部に保持されたログデータの要求を行って、ログデータを取得する制御が行なわれること
を特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、パルスレーザ装置に対する制御を主コントローラと複数のコントローラとに負荷分散し、リアルタイム性が要求される信号の伝送には、パラレル通信手段を用いて高速に伝送するようにし、主コントローラと複数のコントローラとは、たとえばイーサネット等のシリアル通信手段によってネットワーク接続されているため、機器の増大／減少等を伴う変更にも柔軟かつ容易に対処することができるという効果を奏する。
【００１７】
また、パルスレーザ装置内に用いられる制御用のスペースが減少し、コンパクトなパルスレーザ装置を実現することができるという効果を奏する。
【００１８】
さらに、主コントローラおよび複数のコントローラと、これらに接続される各機器との接続距離が短くなるため、ノイズ等による影響を考慮せずに良好な通信を行うことができる。
【００１９】
次の発明にかかるパルスレーザ制御システムは、上記の発明において、前記パラレル通信手段および前記シリアル通信手段とは別のパラレル通信手段およびシリアル通信手段で前記主コントローラが外部装置に接続されることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、上記の発明による作用効果に加え、外部装置とパラレル接続されるため、外部装置からリアルタイム性を必要とする信号の伝送を高速に行うことができるとともに、外部装置をシリアル通信手段によってネットワーク接続することができるので、パルスレーザ装置に対する管理をリモートで行うことができるという効果を奏する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態であるパルスレーザ制御システムの構成を示す図である。図１において、エキシマレーザ等によって実現されるパルスレーザ装置１は、ステッパ等によって実現される外部装置１０との間を、シリアル通信ネットワークであるイーサネット等のシリアル通信回線ＳＳによってシリアル通信接続されるとともに、パラレル通信回線ＰＰによってパラレル通信接続される。
【００２２】
パルスレーザ装置１は、機器２１を接続する主コントローラ２、機器２２〜２４を接続する波長コントローラ３、機器２５，２６を接続するエネルギーコントローラ４、機器２７〜２９を接続するユーティリティコントローラ５および機器３０を接続するオプションコントローラ６を有する。各機器はパルスレーザ装置１を構成するパルス電源装置等である。主コントローラ２は、上述したシリアル通信回線ＳＳおよびパラレル通信回線ＰＰを接続するための外部インターフェース２ｉを有する。
【００２３】
パルスレーザ装置１内には、イーサネットＳが構成され、各コントローラ２〜６は、高速にシリアル通信接続される。また、各コントローラ２〜６は、パラレル通信回線Ｐ１〜Ｐ４によってパラレル通信接続される。
【００２４】
波長コントローラ３は、たとえば現在のレーザ光の波長、線幅等をモニタし、このモニタ結果をもとに波長を制御する。エネルギーコントローラ４は、パルスレーザ用電源装置に必要なエネルギー演算を行う。ユーティリティコントローラ５は、所定の機器の状態を監視制御する。オプションコントローラ６は、新たなに追加されたオプション機能を制御する。
【００２５】
一方、外部装置１０は、ステッパコントローラ等によって実現される外部コントローラ１１、およびパルスレーザ装置１と外部装置１０自体との管理を行う管理装置１２を有する。
【００２６】
ここで、図２〜図８を参照して、上述したイーサネットＳ，ＳＳおよびパラレル通信回線Ｐ１〜Ｐ４，ＰＰを用いたパルスレーザ装置１に対する制御手順の一例について説明する。
【００２７】
図２において、エネルギーコントローラ４は、パラレル通信回線を接続するためのパラレルインターフェース４ａと、エネルギー演算部４ｂと、ログ記録部４ｃとを有する。波長コントローラ３は、パラレル通信回線を接続するためのパラレルインターフェース３ａと、波長演算部３ｂと、ログ記録部３ｃとを有する。ユーティリティコントローラ５は、パラレル通信回線を接続するためのパラレルインターフェース５ａと、ユーティリティ演算部５ｂと、ログ記録部５ｃとを有する。主コントローラ２は、パラレル通信回線を接続するためのパラレルインターフェース２ａと、主演算部２ｂとを有する。
【００２８】
機器２５から、レーザ発光信号Ｐ１０がエネルギーコントローラ４に入力されると、パラレル通信回線を介して波長コントローラ３、ユーティリティコントローラ５、および主コントローラ２に、このレーザ発光信号Ｐ１０がパラレル伝送されるとともに、各パラレルインターフェース４ａ，３ａ，５ａ，２ａは、それぞれエネルギー演算部４ｂ、波長演算部３ｂ、ユーティリティ演算部５ｂ、および主演算部２ｂにレーザ発光信号Ｐ１０を送出する。さらに、主コントローラ２は、パラレル通信回線を介して、外部装置１０に受信を示す発光信号Ｐ１４を出力する。この場合におけるパラレル通信回線の接続は、１信号１ペア線によって、それぞれ特定の信号に割り当てられている。
【００２９】
図３において、レーザ発光信号Ｐ１０を受け付けたタイミングで、エネルギーコントローラ４は、接続される機器からエネルギー信号４１を取得し、ログ記録部４ｃに記録する。同様に、レーザ発光信号Ｐ１０を受け付けたタイミングで、波長コントローラ３は、接続される機器からレーザ波長モニタ信号３１を取得し、ログ記録部３ｃに記録する。同様に、レーザ発光信号Ｐ１０を受け付けたタイミングで、ユーティリティコントローラ５は、接続される機器から機器状態信号５１を取得し、ログ記録部５ｃに記録する。
【００３０】
図４において、その後エネルギー演算部４ｂは、取得したエネルギー信号４１をもとに次のパルス分のエネルギーを演算し、その値をエネルギー制御信号４２として、パルスレーザ用電源装置等の機器に出力する。また、波長演算部３ｂは、取得したレーザ波長モニタ信号３１をもとに、次のパルスで調整される調整データを演算し、その値を波長制御信号３２として、ミラー調整器等の機器に出力する。
【００３１】
その後、図５に示すように、主コントローラ２は、イーサネットＳによる高速シリアル通信回線を用いて、ログ記録部３ｃ〜５ｃに保持されたログデータの要求を行って、ログデータを取得する。
【００３２】
次に、図６を参照して、いずれかのコントローラがエラーを検出した場合におけるエラー処理について説明する。図６において、たとえばエネルギーコントローラ４がエラーを検出した場合、エネルギーコントローラ４は、パラレル通信回線を用いて、主コントローラ２および他のコントローラ３，５，６にエラー検出のイベントＰ４１，Ｐ４２を送出する。このイベントＰ４１，Ｐ４２を受信した主コントローラ２および他のコントローラ３，５，６は、このイベントをログデータとしてラッチする。一方、エラーを検出したエネルギーコントローラ４も、エラー検出をログデータとしてラッチする。
【００３３】
その後、主コントローラ２は、エネルギーコントローラ４に対して、イーサネットＳを用いてエラー内容の要求Ｓ４１，Ｓ４２を送出し、エネルギーコントローラ４から、エラー内容を示すエラーコードを受信する。さらに、主コントローラ２は、受信したエラーコードを確認した後、主コントローラ２および他のコントローラ２，３，５，６、すなわち全てのコントローラに対して、パラレル通信回線を用いて、エラー発生Ｐ４３，Ｐ４４を通知し、この通知を受けたエネルギーコントローラ４および他のコントローラ２，３，５，６は、接続される機器の停止を行う。
【００３４】
その後、主コントローラ２は、イーサネットＳを用いて、エネルギーコントローラ４および他のコントローラ２，３，５，６に対して、記録されたログデータの要求Ｓ４３、Ｓ４４を行い、エネルギーコントローラ４および他のコントローラ３，５，６は、主コントローラ２に対してログデータの送出Ｓ４５，Ｓ４６を行うことによって、主コントローラ２は、ログデータを取得する。このようにして取得されたログデータは、たとえばイーサネットＳＳを介して外部装置１０内の管理装置１２によって取得され、管理することができる。
【００３５】
このログデータの保持および取得は、図７に示すように、各コントローラ２〜５がパラレル通信回線を介して、レーザ発光信号Ｐ１０を受信するタイミングに同期して、すなわちパルス同期して各ソースデータベースに保持し、その後、主コントローラ２が、イーサネットＳを介したログデータの要求を行って取得する。この場合、パルス同期してログデータが取得されるため、主コントローラ２は、ログデータを各パルス毎に取得し、管理することができる。
【００３６】
一方、外部装置１０は、パルスレーザ装置１側における光品位の変化をリアルタイムで取得し、制御および管理したい場合がある。たとえば、図８は、パルスレーザ装置１側の光品位をリアルタイムで外部装置１０側に出力する場合の処理を示している。図８において、波長コントローラ３およびエネルギーコントローラ４は、パラレル通信回線を介して、レーザ発光信号Ｐ１０を受信すると、そのタイミングで、波長演算部３ｂが波長および線幅を演算し、その演算結果を主コントローラ２にパラレル通信回線を用いて送出し、エネルギー演算部４ｂが、エネルギーの平均およびバラツキを演算し、その演算結果を主コントローラ２にパラレル通信回線を用いて送出し、主コントローラ２は、これらの演算結果をリアルタイムで外部機器１０に送出する。これによって、パルスレーザ装置１の光品位をリアルタイムで、かつリモートで監視することができる。
【００３７】
この実施の形態によれば、パルスレーザ装置１内の制御を複数のコントローラ２〜６に分割して負荷を分散し、各コントローラ２〜６間を高速シリアル回線としてのイーサネットを介して接続して、設計変更等に伴う拡張等を容易に行えるようにし、また、各コントローラ２〜６間をパラレル通信回線を介して接続しているので、イーサネットによる通信速度あるいは一時的な負荷増大等による通信遅延に耐えられない、タイムクリティカルな信号をリアルタイムで確実に伝送するようにしている。すなわち、シリアル通信回線とパラレル通信回線とを用いたハイブリッド方式によって各コントローラ２〜６間の通信を高速に行うようにしている。
【００３８】
また、各コントローラ２〜６は、接続する各機器に近接した位置に配置することが可能となるので、ハーネス等の引き回しがなくなり、短い配線によって各機器を接続することができるため、ノイズ等の影響を比較的考慮しなくてもよい通信制御システムを構築することができる。
【００３９】
さらに、各コントローラ２〜６が保持するログは、イーサネットＳを用いて取得することができるので、その後保守、管理が容易となる。特に、外部装置１０とパルスレーザ装置１との間も、イーサネットおよびパラレル通信回線で接続するようにしているので、リモートで、パルスレーザ装置１の制御および管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるパルスレーザ制御システムの構成を示す図である。
【図２】レーザ発光時における各コントローラ間における通信処理の一例を示す図である。
【図３】レーザ発光時における各コントローラ間における通信処理の一例を示す図である。
【図４】レーザ発光時における各コントローラ間における通信処理の一例を示す図である。
【図５】レーザ発光時における各コントローラ間における通信処理の一例を示す図である。
【図６】エラー検出時における各コントローラ間の通信処理の一例を示す図である。
【図７】ログデータの取得に関する各コントローラ間の通信処理の一例を示す図である。
【図８】レーザ発行時における光品位の変化状態をリアルタイムで取得する通信処理の一例を示す図である。
【図９】従来のパルスレーザ制御システムの構成を示す図である。
【図１０】従来のパルスレーザ制御システムが適用される具体例を示す図である。
【符号の説明】
１…パルスレーザ装置 ２…主コントローラ ３…波長コントローラ
４…エネルギーコントローラ ５…ユーティリティコントローラ
６…オプションコントローラ １０…外部装置 １１…外部コントローラ
１２…管理装置 ２１〜３０…機器 ２ｉ…外部インターフェース
Ｓ，ＳＳ…イーサネット Ｐ１〜Ｐ４，ＰＰ…パラレル通信回線
Claims (2)
- パルスレーザ装置を構成する各機器に対する制御を行なうエネルギーコントローラ、波長コントローラと、
エネルギーコントローラ、波長コントローラおよび外部装置を制御する主コントローラと、
エネルギーコントローラ、波長コントローラ、主コントローラのそれぞれを相互にパラレル通信接続するパラレル通信手段と、
エネルギーコントローラ、波長コントローラ、主コントローラのそれぞれを相互にシリアルネットワークによってシリアル通信接続するシリアル通信手段と
を具備し、
接続される機器からレーザ発光信号がエネルギーコントローラに入力されると、パラレル通信手段を介して、レーザ発光信号が波長コントローラ及び主コントローラにパラレル伝送され、
エネルギーコントローラは、レーザ発光信号を受け付けたタイミングで、接続される機器からエネルギー信号を取得し、自己のログ記録部に記録し、
波長コントローラは、レーザ発光信号を受け付けたタイミングで、接続される機器からレーザ波長モニタ信号を取得し、自己のログ記録部に記録し、
その後、主コントローラは、シリアル通信手段を用いて、エネルギーコントローラ、波長コントローラの各ログ記録部に保持されたログデータの要求を行って、ログデータを取得する制御が行なわれること
を特徴とするパルスレーザ制御システム。 - 前記パラレル通信手段および前記シリアル通信手段とは別のパラレル通信手段およびシリアル通信手段で前記主コントローラが外部装置に接続されること
を特徴とする請求項１記載のパルスレーザ制御システム。
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