JPH0438886A - ガスレーザ用制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ装置において、制御速度の異なる複数
の制御項目を同時に実行可能な技術に関する。

〔従来の技術〕

近年、各種産業用の光源として気体レーザが注目されて
おり、特に、フッ化クリプトンエキシマレーザやフッ化
アルゴンエキシマレーザは強力な紫外線光跡として、半
導体リングラフィ光源等の分野への応用が期待さね　そ
の実用化にｐ農すて研究が進められている。

この種のエキシマレーザは放電励起型と呼ばれるもので
、クセノン、りしブトン、アルゴンのような希ガスと、
塩素、フッ素のようなハロゲンガスとの混合ガス雰囲気
中に２個の電極を配置し、この電極間で高電圧放電を起
こすことにより光学的に活性な二量体を構成している。

そして、この二量体がレーザ媒質となって、フッ化クリ
プトンエキシマレーザ型では２４８ｎｍ。

フン化アルゴンエキシマレーザ型では１９３ｎｍの紫外
光レーザ発振が得られるようになってし）る。

前記した混合ガスはレーザチャンバと呼ばれる圧力容器
内に充填さ汰　さらにこの容器にはアルミニウムやニッ
ケル製の放電電極とガス循環装置、及び紫外線透過特性
の良好な硝材で形成された光取り出し用のレーザ窓が設
置されている。また、レーザチャンバ外には高圧を撒　
ガス供給系等の各種制御系等が配置されている。

ところで、前記制御系の中心となる制御装置では、下記
の制御が必要となる。

第１に、高出力のレーザ光を得るためには前記レーザチ
ャンバ内の放電電極間における繰り返し放電の周波数を
大きくしてやるための放電トリガ制御を行う必要がある
。そしてこの出力を安定させるために、レーザ出力を常
にモニタしてその変動を最小限に抑制するように放電電
圧にフィードバンク制御を行う必要がある。

第２に、長時間の装置運転によりレーザガスが劣化した
場合には、レーザチャンバのバルブを開放して、運転中
に劣化したガスを部分的に取り除き、新鮮なガスをレー
ザチャンバ内に補給する必要がある。

第３に、レーザ発振波長を安定化させる要求のある場合
に鷹　レーザ出力から発振波長を常にモニタして波長選
択素子の傾き等を制御してやる必要がある。

ところで、最近のガスレーザは高繰り返し化が図ら汰　
数ｋＨｚという繰り返し発振を行うものも現れている。

このような繰り返し周波数を基準に前記第１および第３
の発振開始命令、発振出力測定・電源電圧調整、発振波
長測定・発振波長調整というような演算処理を行う必要
がある。

一方、これに対して第２のレーザチャンバへのガス充塊
　ガス交換のような制御では、秒単位、分単位の長い時
間基準で動作させる必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし　従来のレーザ装置は一般に実験・研究用を主目
的として用いられていたため、実使用時における操作性
までは十分に配慮されてはいなかった すなわち、制御装置として汎用のマイクロコンピュータ
等を用いていたため、ＣＰＵからの単一のクロックに基
づいた単一の時間基準を採用して制御を行うため、前記
の如き大きな処理速度の差が要求される制御項目のすべ
てを処理することは困難であｔミ 例えば本来し〜ザ発振を休止させずに動作状態を維持さ
せておきたいときに、発振回数が数百回に一度Ｎ、＃電
圧を変化させるためにレーザ発振自体を停止させなくて
はならない等の場合があっなまた、ガス交換の際にもレ
ーザ発振を停止させなくてはならなかった このような難点を回避するためには複数の時間基準を生
成するために複数の制御装置が必要であり、制御ｖ１構
が大形化するばかりでなくコスト高となることが懸念さ
れｔ島 本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであり、その
目的は処理速度に差異のある複数の制御項目を有するガ
スレーザ用制御装置において、単一の制御装置において
複数の制御項目を並行して実行可能な技術を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、少なくとも高速処理を要求される高速処理系
と低速処理を要求される低速処理系とを備えており、前
記高速処理用の基準クロックを生成する高速タイマカウ
ンタと、低速処理用の基準クロックを生成する低速タイ
マカウンタとによって各々の処理タイミングが独立して
決定されることを要旨としている。

〔作用〕

前記した手段によれば、専用のマイクロプロセッサ（Ｃ
ＰＵ）をもとに制御装置を構築し、クロック信号から任
意の周波数を合成する２以上のタイマカウンタを駆使す
ることにより、高速の演算処理にも低速の演算処理にも
対応する事を実現している。これに例えば、パラレル入
出力、デジタル−アナログ変擲　アナログ−デジタル変
換の工／○、光入出力ボートを加えてシステムとしてい
る。またソフトウェア上では時分割方式を取入へ高速制
御の処理中に低速制御の処理を組み込むことにより複数
の制御項目の並行処理が可能となる。

この結表　例えば高速処理が必要なレーザ発振等を停止
させることなくガス交換等の他の低速制御を実行させる
ことが可能となる。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の実施例を示す。

第１図は本発明の実施例にかかるガスレーザ用制御装置
の構成を示すブロック図である。

同図において、　１は１６ビツト系あるいは３２ビツト
系のＣＰＵであり、このＣＰＵＩからの命令によって、
出力波長モニタ装置９およびレーザ用高電圧電源１０等
の高速処理系と、およびガス処理系１１等の低速処理系
とが制御される構成となっている。

前記ＣＰＵＩからの出力信号は高速タイマカウンタ２と
低速タイマカウンタ３とに出力される。

これらのタイマカウンタ２．３１Ｊ　　各々独立にＣＰ
ＵＩからのクロック信号ＣＬを計数して所定の高速クロ
ック信号および低速クロック信号を生成する。

前記高速タイマカウンタ２の出力のうち波長モニタ制御
信号と電圧設定制御信号とは各ｋ　Ｄ／Ａ変換器４、５
および光電変換器７ａ、７ｂを経てデジタル光信号に変
換さ瓢　光フアイバケーブル８ａ、８ｂおよび光電変換
器７ａ、７ｂを経て再度デジタル電気信号に変換されて
出力波長モニタ装置９およびレーザ出力用高電圧電源１
０を制御する。このときの制御タイミングは前記高速タ
イマカウンタ２からの高速クロック信号に基づきパラレ
ルＴＴＬ出力装置６ａで生成さ汰　光電変換器７Ｃ→光
フアイバケーブル８Ｃ→光電変換器７Ｃを経たタイミン
グトリガ信号によって与えられる。

一方、低速タイマカウンタ３からの出力は、パラレルＴ
ＴＬ出力装置６ｂおよび光電変換器７ｄを経てデジタル
光信号に変換さ瓢　光フアイバケーブル８ｄおよび光電
変換器７ｄを経て再度デジタル電気信号に変換されてレ
ーザチャンバを含むガス処理系１１に送出される。この
ガス処理系１１ではガスバルブ開閉信号、あるいは真空
ポンプ０Ｎ１０ＦＦ信号としてガス交換作業等が実行さ
れる。

このように、本実施例では高速処理用タイマカウンタ２
により、高速の演算処理を必要とする出力波長のモニタ
制弧　レーザ出力制御の時間基準を生成し、一方低速処
理用タイマヵウンタ３により低速の演算処理を必要とす
るガス交換制御等の時間基準を生成している。以上のよ
うに大きな差異のある２種類の時間基準を各々のタイマ
カウンタで分担して独立に計数することによって、いず
れの制御をも停止させることなく、複数の並行制御を実
現することができる。

さらに本実施例によれば制御信号の経由を光フアイバケ
ーブル８８〜８ｄによって行うことにより、レーザチャ
ンバあるいは他の駆動系から発生する電磁ノイズの影響
を低減でき、制御系統の誤動作を防止できる効果もある
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、単一の制御装置によって複数の時間基
準に基づく制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示しており、ガスレーザ用
制御装置の構成を示すブロック図である。 ＣＰ　Ｕ、　　　　　　　　２ 低速タイマカウンタ、 ５−、Ｄ／Ａ変換株 パラレルＴＴＬ出力装置、 ａ〜７ｄ　光電変換縁 ａ〜８ｄ　光フアイバケーブル、 出力波長モニタ装置、 レーザ出力用高電圧電瓜 ガス処理孔 高速タイマカウンタ、 特許出願人　三井石油化学工業株式会社代　理　人　弁
理士 佐藤宗徳 同 遠出 勉 同 松倉秀実

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも高速処理を要求される高速処理系と低
   速処理を要求される低速処理系とを備えており、前記高
   速処理用の基準クロックを生成する高速タイマカウンタ
   と、低速処理用の基準クロックを生成する低速タイマカ
   ウンタとによって各々の処理タイミングが独立して決定
   されることを特徴とするガスレーザ用制御装置。
2. （２）前記高速処理系における制御項目は少なくとも放
   電開始信号の出力、レーザ出力の検出およびその安定化
   制御信号の出力、レーザ波長の検出およびその安定化制
   御信号の出力であり、前記低速処理系における制御項目
   は少なくともガス交換おけるガスバルブの開閉制御信号
   の出力であることを特徴とする請求項１記載のガスレー
   ザ用制御装置。