SU940256A1

SU940256A1 - Способ и устройство юстировки установки дл электронно-лучевой обработки

Info

Publication number: SU940256A1
Application number: SU787770391A
Authority: SU
Inventors: Эберхард Хан
Original assignee: Феб Карл Цейсс Йена (Инопредприятие)
Priority date: 1978-01-19
Filing date: 1978-12-19
Publication date: 1982-06-30
Also published as: DD134582A1; FR2415367A1; US4393310A

Description

39 установки электронного пучка на мише ни с отклон ющей системой размещени Последнее обсто тельство приводит к тому, что требовани к юстировке электронной оптики с плоским пумком существенно разнообразнее по сравнению с .требовани ми, предъ вл емыми к точечному зондирующему электронному пучку. При мозаичной композиции рисунка , облучаемого плоским лучом, могут получатьс дефекты в стыковых зонах облучаемой мозаики, если не по заботитьс о том, чтобы кажда сторо на поперечного сечени электронного пучка проходила параллельно к х и у направлени м отклонени отклон ющей системы разме1нени и имела длину задаваемую управлением фронта ( калибровка формата. Кроме того, от оп тической системы требуетс точна фо кусировка изображени кроссовера в плоскости поворота отклон ющей систе мы формата и его точна юстировка в виде входного зрачка на оптической оси объектива или на отверстии диафрагмы гашени , поскольку это отверс тие ; с целью устранени паразитного фона рассе ни , должно быть выбрано малым настолько, что оно ограничивает изображение кроссовера, и станови с возможным ее использование в качестве апертурной диафрагмы. Из экономического патента ГДР № известен принцип действи электроннооптического устройства дл облучени электроннь м пучком с плоским поперечным сечением и электронно оптически регулируемым ограничением свет щегос пол , а также способ и устройство дл юстировки зрачка. Спо соб -устройства дл юстировки формата и калибровки формата до сих пор не были описаны. Известные электронн оптические средства, с помощью которых воздействуют .на электронный пучок таким образом, чтобы его параметры соответствовали требовани м, предъ вл емым к электронному пучку в отношении интенсивности и формата в плоскости мишени, имеют недостаток заключающийс в том, что их регулировка вл етс трудной и требует мно го времени. Кроме того, с известным способом юстировки не может быть решен однозначно вопрос, имеетс или нет астигматиз в первом промежуточном изображении зрачка. 6 Цель изобретени - повышение эффективности установки дл электроннолучевой обработки, действующей по Принципу плоского электронного пучка за счет сокращени времени юстировки . Этим самым создаетс возможность более частого проведени контрол о состо нии юстировки, например после каждой засветки пластины, благодар чему величина брака выпускаемой продукции снижаетс , а требовани к стабильности электрического питани снижаютс до реализуемых пределов. Задача изобретени состоит в том, чтобы выполнить действующую по принципу электроннооптической апертурной диафрагмы оптическую систему таким образом, чтобы ее юстировка была по возможности проще. 6 частности, чтобы состо ние оптической системы, характеризуемое такими параметрами как юстировка зрачка, юстировка формата и калибровка формата, удобно контролировалось , а по вл ющиес отклонени можно быстро и целенаправленно корректировать . Предлагаемый способ юстировки установки дл электроннолучевой обработки , в которой первую угловую диафрагму проектируют в плоскости второй дополнительной угловой диафрагмы, так что получаетс ограниченное преимущественно пр моугольное сечение пучка , которое через объектив отображаетс с уменьшением на плоскости мишени и там отклон етс по х- и у направлени м , и в которой кроссовер системы формировани луча проектируетс на плоскость поворота отклон ющей системы и оттуда на плоскость апертурной диафрагмы (входного зрачка объектива, в котором во временной последовательности формируют изображени поперечного сечени электронного пучка , имеющиес характерные признаки, которые могут быть отнесены однозначным образом к корригирующим параметрам юстировки зрачка, юстировки формата и калибровки формата и которые устран ют тем, что устанавливают соответствующий параметр юстировки на заданное положение, причем при этом устран ютс взаимные вли ни параметров юстировки за счет отображени апертурной диафрагмы и фокусирование зрачка на плоскость апертурной диафрагмы в цел х предварительной юстировки зрачка, отображени плоскости мишени

и циклическое размещение нулевого формата в направлении отклонени по оси X и у на плоскости мишени с шагом ширины нулевого формата с последующей коррекцией видимой на кра х формата 5 погрешности от клиновидности, параллелограммной погрешности, погрешности удалени и различных уровней ркостей в четырех смежных углах нулевого формата с целью юстировки форма-О вующих на пучок. та, отображени апертурной диафрагмы и циклического размещени формата в направлении отклонени как по оси X так и по оси у в комбинации с циклическим изменением формата, которое происходит со сдвигом по фазе в направлении X и у, с последующей коррекцией возникающего при этом смещени с целью юстировки зрачка, отображени плоскости мишени и циклическое размещение формата при одновременном изменении формата, а также коррекци видимой на кра х формата погрешности удалени в цел х калибровки формата. При этом после коррекции погрешнос ти от клиновидности провод т дополнительный этап юстировки,который состоит в том, что снова осуществл ют отоб ражение апертурной диафрагмы и устран ют видимое за счет качани луча непосто нство на зрачке. Кроме того, осуществл ют отображение угловой диафрагмы и качание центрировани луча с поворотом вокруг первой угловой диафрагмы и затем устран ют осцилл цию сторон в изображении первой угловой диафрагмы, а также остающуюс противоположную хроматическую разность обеих сторон в изображении первой угловой диафрагмы. Реализаци способа осуществл етс с помощью устройства юстировки установки дл электроннолучевой обработки , содержащего первую угловую диафрагму , котора проектируетс через систему конденсоров в плоскость второй дополнительной угловой диафрагмы , так что получаетс ограниченное, преимущественно пр моугольное, сечение электронного пучка, которое через промежуточную линзу и объектив проектируетс с уменьшением на плоскост мишени и там разворачиваетс с помощью отклон ющей системы компановки, в котором (устройстве) кроссовер системы формировани пучка через первый конденсор проектируетс в плоскость поворота двухуровневой отклон ющеи системы дл изменени формата и оттуда через второй конденсор и промежуточную линзу проектируетс в плоскость апертурной диафрагмы объектива , а также систему центрировани луча дл ориентировани его как на первую угловую диафрагму, так и на апертурную диафрагму или диафрагму гашени и р д стигматоров, воздейстПервый признак изобретени относитс к количественному ограничению параметров юстировки при текущей эксплуатации устройства. Согласно изобретению , выбор размеров системы конденсоров осуществл етс таким образом , что всегда выполн етс определенное условие юстировки, а именно отображение первой угловой диафрагмы на вторую, независимо от того, была ли осуществлена друга юстировка , а именно фокусирование изображени кроссовера на плоскость апертурной диафрагмы. Дл этого рассто ние Ct между кроссовером и первой угловой диафрагмой, рассто ние Ь между пер- . вой угловой диафрагмой и главной плоскостью первого конденсора в пространстве предмета, рассто ние С между главной плоскостью первого конденсора в пространстве изображени и главной плоскостью второго конденсатора в пространстве предмета, рассто ние d между главной плоскостью второго конденсора в пространстве изображени и второй угловой диафрагмой и рассто ние в между второй угловой диафрагмой и плоскостью второго промежуточного зрачка выбраны из соотно шени - .а сН+Ъ/аХНЗ/е)--В Второй признак изобретени относитс к коррекции параллельности стороны в изображении первой угловой диафрагмы к его сопр женному в изображении второй угловой диафрагмы. Принципиально возможно использование дл этого вращающее действие изображени конденсаторов, когда возбуждают один конденсор слабее, а второй сильнее . Однако этот способ имеет тот недостаток , что при этом про вл ютс отрицательные обратные воздействи на несколько параметров юстировки. Так, среди других неизбежно дефокусируетс отображение зрачка на плоскости поворота отклон ющей системы Лормата и также измен етс масштаб отображени плоскости первой апертурной диафрэ - мы на плоскость второй. Дл того, чт бы устранить этот недостаток, соглас но изобретению, между конденсорами на уровне первого промежуточного зра ка коаксиально располагаетс слабо возбуждаема катушка. Она не оказыва ет отрицательного обратного воздейст ви на фокусирование и масштаб изобр жений и вл етс эффективной только в качестве поворотной линзы, причем вращаетс , очевидно, также направление отклонени верхнего уровн к ниж нему отклон ющей системы формата. Третий признак относитс к вопрос о критерии настройки стигматоров дл компенсации астигматизма в первом промежуточном зрачке, наличие которо го может отрицательно сказатьс на ю тировке формата, а однородност и посто нства интенсивности в поперечном сечении пучка при смене форма та. Этот признак непосредственно не обнаружи-ваетс , так как стигматическое отображение кроссовера в плоскос ти второго промежуточного зрачка и в плоскости третьего промежуточного зрачка, т.е. плоскости апертурной ди фрагмы, вл етс недостаточным дл оценки качества критери настройки. Дл того, чтобы вы вить этот признак предлагаетс друга , сильнее во буждаема катушка, расположенна на уровне первого промежуточного зрачка , а ее возбуждение происходит при настройке стигг аторов, так что между плоскостью первого промежуточного зрачка и плоскостью второго промежуточного зрачка устанавливаетс попеременно Г5раи(ение изображени , например 13 , fcoTopoe в соответствии с периодическим изменением обнаруживаемого астигматизма в плоскости апе турной диафрагмы имеет чередование, если не скомпенсирован астигматизм в первом промежуточном зрачке. Четвертый признак изобретени относитс к проблеме совмещени углов между сторонами в изображении как первой угловой диафрагмы, так и второй угловой диафрагмы с базисным yi- лом, В1слючающим направлени отклонени по оси X и у отклон ющей системы размещени , который вл етс преимущественно пр мым углом, не ока зыва при этом мешающего вли ни при соответствующем процессе юстировки на уже отъюстированные состо ни электроннооптического изображени , в частности на стигматическое изображение зрачка. Наоборот, компенсаци матизма зрачка не должна оказывать отрицательного обратного воздействи на ортогональность ограничени поперечного сечени пучка. Эта задача решаетс благодар тому, что некоторое число слабо возбуждаемых квадропулей в системе конденсоров расположено и электрически соединено по группам из двух или нескольких кв0дропулей таким образом, что при оптически симметричном ходе основного пучка в системе конденсоров при возбуждении квадропулей по группам их запроектированные действи усиливаютс , а побочные компенсируютс . П тый признак относитс к требованию равномерности резкости на кра х и интенсивности в сечении пучка при произвольном изменении формата внутри регулируемой области формата. Возможность неравномерности св зана с поперечным смещением изображени кроссовера в отверстии апертурной диафрагмы , которое может вызыватьс различными причинами. Если плоскость первого промежуточного зрачка не совпадает с плоскостью поворота отклон ющей системы формата, то зрачок смещаетс в одинаковом fсоответственно противоположном) направлении, в котором формат открываетс или закрываетс . Путем фокусировани первого промежуточного зрачка на плоскость поворота отклон ющей системы формата, хот и можно компенсировать эту компоненту смещени зрачка, но в общем случае остаетс еще поперечна компонента, причина которой состоит в неточном отклонении отклон ющей системы. Например, не существует необходимой фиксированной точки поворота дл всех направлений отклонени . Дл того, чтобы устранить эти недостатки, в отклон ющей системе формата, котора состоит из двух лежаи их в направлении распространени пучка уровней отклонени , причем каждый уровень отклонени содержит две скрещенные катушки отклонени , отклон ющие токи которых и., , Uy на верхнем /у и на нижнем /., - ровна св заны аЛОинным преобразованием UK V (1) и., - , . причем коэффициенты матрицы а ,, и а

13мен ютс , например, в интервале 0,9-li1 с целью установлени точек поворота отклонени формата по оси х и у на плоскости первого промежуточного зрачка, а.коэффициенты матрицы 5 .и a,j. измен ютс , например, в интервале от -0,1 до +0,1 с целью поворота направлени отклонени верхнего уровн отклонени по отношению к направлению отклонени нижнего уровн . О Это устройство имеет то преимущество , что, во-первых, фокусирование изображени кроссовера на плоскости поворота отклон ющей системы отклонени может иметь значительные допус-5 ки, и во-вторых, поворот направлени отклонени верхнего уровн , который возникает при коррекции параллельности вращающейс линзой, может быть легко скомпенсирован простым спосо- 20 бом.

Шестой признак относитс к контролю юстировки формата и калибровки . формата при применении проекционной изображающей системы, значительно 25 увеличивающей плоскость мишени при просвечивании на люминесцентном экране с помощью системы, котора содерит переключаемую промежуточную линзу дл отображени плоскости мишени 30 или плоскости входного зрачка на люминесцентном экране. С помощью проекционной системы осуществл етс циклическое размещение формата на плоскости таким образом, что при правиль-з5 ной юстировке формата и калибровке формата поверхность в среднем освещаетс равномерно, при этом последн вл етс конгруэнтной с поверхностью построенной путем геометрического . 40 Переноса формата, в то врем как при неправильной юстировке или калибровке формата на кра х циклически размещенного , формата вследствие наложени или разделени по вл ютс светлые45 или соответственно темные зоны, из которых можно определить вид погрешности юстировки, а при неправильной юстировке зрачка по вл етс также различна ркость в четырех смежных 50 углах циклически размещенного формата .

На фиг. 1 показано электроннооптиеское устройство прибора дл облучеи электронным пучком; на фиг. 2 - схема дл определени размеров коненсорной системы; на фиг. диаграммы показывающие св зь между выбором размеров конденсорной системы и допустимым возбуждением конденсора дл случа , где сохранены желаемые изображени угловых диаграмм и кроссовера; на фиг. 6 - .электроннооптическое устройство в соответствии с изображением; на фиг. 7 и 8 - схематические изображени соединени квадро улей соответственно стигматоров; на фиг. - диаграмма дл объ снени юстировки формата; на фиг. - дидиаграмма дл объ снени калибровки формата.

Как показано на фиг. 1, ограничение выход щего от кроссовера 1 ис точника электронного пучка происходит с помощью двух оптически дополнительных угловых диафрагм 3 и 7. Возбуждение конденсоров и 6 выбрано таким образом, что, во-первых, углова диафрагма 3 проектируетс в плоскость угловой диафрагмы 7 и, во-вторых, кроссовер 1 проектируетс в плоскость апертурной диафрагмы 10 посредством промежуточной линзы 9, работающей преимущественно в максимуме преломл ющей силы. При этом на уровне средней плоскости отклон ющей системы 21, 22 возникает промежуточное изображение кроссовера (первый промежуточный зрачок), в плоскости 5 которой должна также лежать виртуальна точка поворота отклон ющей системы 21, 22. Если стороны угловой диафрагмы 3 включают правый угол и также стороны угловой диафрагмы 7, то при механически параллельной установке на основе оборачивани изображени преимущественно одинаково возбужденных, но включенных в противоположных направлени х конденсоров 4 и 6, получаетс пр моугольное сечение пучка в плоскости угловой диафрагмы 7, которое через промежуточную линзу и объектив 11 проектируетс с уменьшением на плоскость мишени 12. При этом его можно разложить на две части, перва часть которого вл етс изображением механически стационарного ограничени луча, а именно диафрагмы 3, а друга - изображением механически стационарного ограничени луча угловой диафрагмой 7, причем ни перва часть, ни втора , вз тые по отдельности , не образуют сечение, формат. Этот формат, кроме механической юстировки угловых диафрагм и конденсоров , устанавливаетс только напо женностыо ПОЛЯ,, отклон ющей системы /.1, 22 формата и может измеи ть-с по дву направлени м в виде положени поперечного сечени пучка на плоскости мишени 12, iiOTOpoe устанавливаетс с помощью отклон ющей системы 13 размещени . Поскольку как отклон юща система 13 так и отклон юща система 21, 22 может управл тьс электрическими средствами, то получаетс возможность размещать электронный пучок на каждом произвольной .месте внутри оптически возможного рабочего пол м задавать сечению пум 1ка произвольный размер внутри опти )чески возможной области формата, Д/1Я получени предварительно спрограммироаанного рисунка на мишени, предусмотрена система 19 гашени , котора позвол ет изображение кроссовера вывести в плоскость апертурной диафрагмы 10 и отклонить, благодар чему в плоскости мишени 12 сечение пучка считываетс в виде ркого и тем ного уровн . Так как апертура гашени пучка, отображающа плоскость люминесцентного пол угловой диафрагмы 7 вл етс небольшой по сравнению с .ее апертурой в плоскости мишени в соответстБии с масштабом изображени плос кость люминесцентного пол - мишень, то незначительное возбуждение систе-мы 19 гашени будет достаточным дл того, чтобы зондировать уровень ного без заметного смещени положени электронного пучка на экране и сущее венного изменени его формата. С помощью второй синхронно управл емой с систе.мой 19 гашени отклон ющей системы 2ч ниже угловой диафрагмы 3 можно обе.спечить, чтобы во врем процесса отпирани или запирани не смещалось изображение ограничени пучка в области угловой диафрагмы 3 на плос кости мишени..Этим самым достигаетс возможность точного и очень быстрого сканировани уровней светлого-темного на мишени, Другие электроннооптические устрой ства служат дл того, чтобы автоматически центрировать электронный пучок на УГ.ПОВОЙ диафрагме 3 и апертур ной диафрагме 10, измер ть ток пучка в поперечном сечении и стигматизировать отображение свет щегос пол на плоскости мишени. Дл этого предусмот рены двухуроанеза двойна отклон юща система 26, 27 дл центрировани электронного пучка на угловой диафрагме 3 с поворотом вокруг кроссовера 1 и дл центрировани изображени кроссовера , третьего промежуточного зрачка ., в отверстии апертурной диафрагмы с поворотом угловой диафрагмы 3, а также отклон юща система 17 дл полного отклонени электронного пучка через апертурную диафрагму 10, с целью измерени тока пучка,в закрытом состо нии, а также стигматоры 1 4 и 15 Д.ПЯ компенсации астигматизма второго и третьего пор дка изображени свет щегос пол на плоскости мишени. В электроннооптической системе, кроме того, имеютс средства, с помощью которых можно воздействовать на электронный пучок таким образом, чтобы он имел в плоскости мишени желаемую интенсивность и формат. Дл этой цели предусмотрень стигматоры 18. 20, 23 и 25 и вспомогательные конденсаh-оры 2 и 8. Среди других средств юстйровки дл этой цели предусмотрены также конденсаторы 4 и 6, предназначенные дл поворота изображений угловой диафрагмы 3 по отношению к угловой диафрагме 7, и промежуточна линза 9) предназначенна дл поворота формата как целого. Стигматоры 20 и 25 служат дл того, чтобы компенсирозать астигматизм зрачка в плоскости 5 первого промежуточного зрачка и в плоскости апертурной диафрагмы 10, в то врем как стигматоры 23 и 18 предназначень дл юстировки отображени угловых диафрагм на ортогональность своих сторон. Однако стигматоphi не выполн ют своих задач без отрицательных обратных воздействий, так, например, стигматор 20 тажке воздействует на вершинный угол в изображег ии угловой диафра мы 3 как стигматоры 23 и 18 воздействуют на астигматизм зрачка. Регулировка стигматоров таким образом вл етс сложной и требует много времени, Кроме того, известное электроннолучевое устройство не имеет средства, с помощью которого можно решить вопрос, имеетс ли или нет астигматизм в первом промежуточном зрачке. Юстировка на оптическую параллельность противолежащих сторон сечени;ч пучка требуетс дл того, чтобы можно было установить стороны в изображении угловой диафрагмы 3 параллельно к соответствующим сторонам угловой диафрагмы 7. Это принципиально возможно при соответствующем установ лении возбуждений обоих стигматоров и 23 и конденсоров 4 и 6 без изменени астигматизма зрачка в апертурной диафрагме 10 и при дополнительном ус ловии, что сохран етс отображение y ловой диафрагмы 3 на угловой диафраг ме 7. На основе эллиптического искажени , обусловленного стигматорами 2 и 23, можно изменить вершинный угол обеих сторон в изображении угловой диафрагмы 3 и на основе поворота изо ражени , который обусловлен обоими конденсорами и 6 при противоположном изменении возбуждени , можно поворачивать как целое изображение угловой диафрагмы 3. Однако при этом по вл етс неизбежное аксиальное смещение первого и третьего промежуточного зрачка. Дл устранени этих дефокусировок предусмотрены вспомогательные конденсоры 2 и 8. Описанные процессы юстировки прежде всего из-за своих многих отри цательных обратных воздействий вл ютс очень сложными, а их осуществление вл етс трудоемким. Дл того чтобы устранить эти недостатки, пред лагаютс в электроннооптической сиетеме р д усовершенствований, которые объ сн ютс на следующих прилагаемых сЬигуоах. На фиг. 2 показаны обозначени тех рассто ний, которые вл ютс существенными при выборе размеров конденсорной системы согласно первому признаку изобретени . Этими рассто ни ми вл ютс : рассто ние С| между кроссовером 1 и угловой диафрагмой 3 рассто ние Ь между первой угловой ди фрагмой 3 и главной плоскостью Н ко денсора t в пространстве предмета, рассто ние С между главной плоскостью Н, конденсора k в пространстве изображений и главной плоскостью Н, конденсора 6 в пространстве предмета рассто ние d между главной плоскостью Н; конденсора 6 в пространстве изображений и угловой диафрагмой 7 и рассто ние 6 между.угловой диафрагмой 7 и плоскостью 16 второго промежуточного зрачка, которые отображают с промежуточной линзой 9 С увеличением в плоскости апертурной диафраг мы 10. Поскольку главные плоскости при малых изменени х возбуждени обо конденсоров измен ютс незначительно то эти п ть рассто ний можно отнести к разр ду практически механически фиксированных длин. Если теперь система конденсоров выбрана таким образом, что между ними существует соотношение D Mb/c-d/cH-eq(b) a то получаетс известна область воз буждени обоих конденсоров, в которой при отображении кроссовера в плоскости апертурной диафрагмы происходит также отображение угловой диафра - мы 3 в плоскости угловой диафрагмы 7. На фиг. 3-5 показаны кривые 28. функциональной св зи между токами возбуждени I. и 12 обоих конденсоров f и 6 в случае, когда отображение угловых диафрагм соблюдаетс одно за другим, а крива 29 показывает функциональную св зь в случае, когда соблюдаетс отображение кроссовера в плоскости апертурной диафрагмы. Если дискриминант D О, то согласно фиг. 3 отсутствует состо ние возбуждени конденсоров, в котором осуществл ютс одновременно оба отображени . Если дискриминант D О, то хот имеютс (фиг. if) два определенные состо ни возбуждени , а именно в точках пересечени 30 и 31i в которых возможно одновременное отображение, однако , из того, что зрачок сфокусирован на плоскости апертурной диафра - мы, не об зательно следует, что углова диафрагма отображаетс на плоскости угловой диафрагмы 7. Это обеспечиваетс только тогда, когда токи возбуждени 1 , I 2. че выход т из. узкой зоны 32 или 33- Существование этих зон обосновано относительно большой глубиной резкости отображени угловой диафрагмы, которое допускает известный допуск дл кривой 28. При определении системы конденсоров при 0 0 (фиг. 5) зона З существенно шире, чем обеспечиваетс свобода действий дл возбуждени конденсаторов , в пределах которой может осу- щестал тьс также преимущественно груба юстировка на параллельность отображени угловой диафрагмы и/или груба юстировка первого промежуточного зрачка на плоскость поворота отклон ющей системы формата. Эта возможность имеет значение постольку, поскольку этим самым устанавливаетс диапазон значений дл матричных коэффициентов св зи (1) вращающейс

ли.нзы 38 (фиг. 6) в не слишком широких пределах.

С целью достаточно точного выбора рассто ний, при которых , можно предусмотреть распорный цилиндр 35, высота которого при данных обсто тельствах может быть подобрана эмпирически , если допуски на изготовление став т под сомнение точный предварительный расчет. Однократное эмпирическое определение происходит с помощью измеренных кривых 28 и 29. из расщеплени которых можно определить как в случае фиг. 3 и t, по простой формуле изменение высоты рас порного цилиндра 35. Дл того, чтобы определить функциональную св зь межд токами возбуждени 1. и 2, котора ведет к кривой 28, целесообразно отключить промежуточную линзу и, кроме того, осуществить искусственное повышение апертуры путем качани центрировани пучка 2б, 27 с поворотом вокруг угловой диафрагмы 3. Эта юстировка пригодна дл однократного предварительного центрировани , но не дл текущей эксплуатации (из-за необходимого дл этого большой затраты времени). Кроме того симметричног смещени конденсоров 4 и 6 при применении промежуточного кольца 35 может быть предусмотрена также возможность общего аксиального перемещени , что, например, достигаетс путем изменени толщины промежуточных шайб в крепежных устройствах магнитопроводов конденсоров и 6 без существенного ухудшени осуществленной юстировки при . Благодар общему аксиальному смещению измен етс разность тех возбуждений конденсоров А и 6, при которых отображаетс кроссовер 1 как на поворотной плоскости отклон ющей системы дл изменени формата 21, 22, так и на плоскости апертурной диафрагмы 10 ( изменение разности встречно включенных возбуждений конденсоров означает изменение угла поворота изображени гловой диафрагмы 3 в плоскости угло вой диафрагмы 7- Этим обеспечиваетс груба юстировка сторон угловых диафрагм на оптическую параллельность, так что область настройки вращающей линзы 38 и матрица св зи Зб необходи ма только дл точной юстировки.

Кроме того, следует упом нуть, что изменение толщины шайб, которые

обусловливают как одинаковые, так и противоположное направлени аксиального смещени конденсоров 4 и 6, можн представить в виде линейной комбинации разностей однозначных определ емых возбуждений , которые установлены вс кий раз одним из четырех условий: отображение диафрагмы 3 на диафрагме при преиму11ественно одинаковом возбуждении Ц 12.1 отображение диафрагмы 3 на диафрагме 7 при параллельности сторон в изображении угловой диа--фрагмы 3 и 7. отображение кроссовера 1 на плоскости апертурной диафра - мы 10 при преимущественно одинаковом возбуждении 1 , отображение .кроссовера 1 на плоскости апертурной диафрагмы 10 при инваривантности места зрачка по отношению к вариации формата .

Элементы устройства дл реализации способа схематически показаны на фиг. 6 и 7. К ним относ тс вращающа с линза 38, вращающа с линза 39 качани , включенна друг за другом в противофазе пара 40 стигматоров 25 и 18, включенна друг за другом в про тивофазе пара И стигматоров 18, включенна друг за другом в противофазе квадропульна пара k2, квадропуль З синфазно включенна друг за другом пара 4 стигматоров 23 и 20 и матрица 36 св зи. Вращающа с линза представл ет собой катушку с воздушным сердечником с несколькими сло ми, например по сто витков, которые намотаны на внутренний цилмндр корпуса,

несущего отклон ющую систему дл формата симметрично относительно средней плоскости. При максимальном токе до 100 мЛ и ускор ющем напр жении, например , 30 к8 эта линза обеспечивает поворот вплоть до +3 изображени угловой диафрагмы 3 в плоскости угловой диафрагмы 7.

Claims

При ее расположении в плоскости 5 первого промежуточного зрачка в этом диапазоне возбуждени практически не по вл етс дефокусировка второго (соответственно третьего) промежуточного зрачка. Единственное побочное вли ние состоит в повороте направлени отклонени верхнего уровн 22 отклон ю|цей системы формата, который ведет к поперечному отклонению зрачка при смене формата, но которое можно просто скомпенсировать с помощью матрицы 3 св зи ( коэффициенты матрицы ,. 11). дл отклон ющих токов, и которо не по вл етс во врем процесса юсти ровки на параллельность отображени угловых диафрагм, поскольку система отклонени формата обесточена. Матрица 36 св зи выполн ет также другую функцию, а именно точную уста новку плоскости поворота системы отклонени формата на плоскость 5 перв го промежуточного зрачка, котооа осуществл етс с помощью коэффициента матрицы а,, дл отклонени по х-на правлению и коэффициента матрицы а по у-направлению. До сих пор выполнение этого услови осуществл лось вспомогательным конденсором 2 (фиг,1 который этим самым может быть исключен . Точно так же оказываетс излишним вспомогательный конденсор 8, поскольку на основе выборов размеров системы конденсоров при фокусировка зрачка на плоскость апертурной диафрагмы должна осуществл тьс путем регулировани возбуждени конденсора , при котором, как следует из фиг. 5 обеспечено также неизбежное отображение угловой диафрагмы на плоскости угловой диафрагмы 7. Симметрично к средней плоскости отклон ющей системы Формата расположена вращающа с линза качани , возбуждаема примерно в 5 раз сильнее п отношению к вращающейс линзе 38. Эта линза предназначена дл распозна вани возможного астигматизма первог промежуточного зрачка и может возбуж датьс настолько, что поворот изобра жени между плоскостью первого промежуточного зрачка и плоскостью третьего промежуточного зрачка или плос костью апертурной диафрагмы измен етс , например, до 1:15° Критерием того, что изображение первого промежуточного зрачка вл етс стигматичным , вл етс наблюдаемое при качани вращающейс линзы 39 посто нство астигматизма зрачка в плоскости апертурной диафрагмы или, если зрачок уж стигматизирован в плоскости апертурной диафрагмы, получение стигматичес кого отображени кроссовера в плоско ти апертурной диафрагмы. Дл того, чтобы простым способом продемонстрировать реализацию четвер ТОГО признака изобретени , предполо жим, что выбор размеров системы конденсоров происходит симметрично при , что,описываетс соотношением 9 618 а е, Ъ- с. Это имеет то преимущество , чтб при применении простого источника питани стигматоры (соответ-ственно квадропули) могут быть одного U того же типа. Преимущественно они состо т из четырех квадропулей (q, г, S, t), расположенных на четырех концентрических цилиндрах в радиальном направлении плотно друг над другом . Каждый квадропуль образуетс из четырех симметрично расположенных по азимуту и соответствующим образом включенных седлообразных отклон ющих катушек с одинаковым числом витков. При этом два квадропул лежат азимутально параллельно, а обе пары квадропулей повернуты азимутально друг к другу на (5. Электрические присоединени системы из четырех квадропулей выведены отдельно и соедин ютс попарно с квадропул ми другой системы из четырех квадропулей по определенной схеме, котора показана на фиг. 7 и заключаетс в следующем. Дл понимани принципа коммутации на фиг. 8 показан типичный ход двух основных решений г и гр параксального дифференциального уравнени . Основна крива имеет нулевые значени в точках 3 и 7 угловых диафрагм 3 и 7, а основна крива г л нулевые значени в точках пересечени с осью 1 кроссовера 5 первого промежуточного зрачка и в точке 16 второго промежуточного зрачка, котора сопр жена с точкой на оси апертурной диафрагмы 10 через промежуточную линзу 9Как известно, в подынтегральном выражении интеграла действи дл матизма и эллиптического искажени слабых квадропульных полей эти основные кривые по вл ютс в виде мно чителей . Подынтегральное выражение дл астигматизма зрачка содержит Гл в качестве множител ,.а подыинтегральное выражение дл эллиптического искажени отображени угловой диафрагмы содержит в качестве множител произведение Г. Вс кий раз два лежащих вдоль оптической оси квадропул включены друг за другом в одном направлении (соответственно в противоположном так, что они в одном месте их действие усиливаетс , а в другом компенсируетс . Дл этого необходимо, чтобы включенные к паре квадропулей квадропули различных систем были направлены азимутально параллельно. Расположение системы из k квадропулей (ниже обоэ чаетс как ) осуществл етс следу щим образом: iKC 25 лежит на одинако вом рассто нии выще угловой диафра - мы 3, как 18 ниже угловой диафр мы 7. С последней iKC симметрично к середине, участка С лежит АКС37. Обе 4КС лежат симметрично к средней плос кости конденсоров и 6, Квадропуль S КС 23 соедин етс одном направлении с квадропулем 120. Эта пара квадропулей 23 + + Б4КС20 создает астигматизм в отоб жении угловой диафрагмы 3 на плоскости угловой диафрагмы 7. С комбинацией с такой же повернутой на 5 парой квадропулей -t 4КС23+-tlKCZO получаетс пара стигматоров 4 дл компенсации хроматической разности в отношении отображени между обеими угловыми диафрагмами 3 и 7 без из менени эллиптического искажени . В качестве дополнительного действи по вл етс астигматизм зрачка, который может быть скомпенсирован парой стигматоров kO ( соответственно 4l). Квадропуль Of КС23 соедин етс в обратном направлении с квадропулем КС20 . Эта квадропульна пара (|,4КС23 , обозначенна на фиг, 7 позицией it2, создает эллиптическое искажение только в изображении угловой диафрагмы 3- С учетом поворота изображений конденсором ква ропульна пара 2 азимутально устанавливаетс так, чтобы больша ось эллипса искажени совпадала с биссектрисой угловой диафрагмы. В качес ве дополнительного действи квадропульной пары 2 измен етс астигматизм в первом промежуточном зрачке, в то врем как он не измен етс во втором и третьем промежуточных зрачках . Квадропуль S tKC25 соедин етс в обратном направлении с квадропулем 4КС18. Эта квадропульна пара 54КС25- 4КС18 создает астигматизм в первом промежуточном зрачке без воздействи на второй промежуточный зра чок Комбинаци с такой же повернутой на 5° квадропульной парой SlKCZS-S KClS образует пару стигмато ров (О дл компенсации астигматизма в первом промежуточном зрачке без из менени астигматизма во втором и тре тьем промежуточных зрачках. В камест ве дополнительного действи по вл етс эллиптическое искажение, которое измен ет вертикальные углы в изображении угловых диафрагм и может быть скомпенсировано квадропулем ЗКвадропуль 5 4КС37, обозначенный на фиг. 7 позицией 3, расположен параллельно со своей осью соответственно перпендикул рно к сторонам угловой диафрагмы 7 и служит дл изменени вершинных углов в отображении угловых диафрагм и этим самым дл ортогонализации четырех сторон сечени пучка, измеренного названными выше средствами к форме параллелограмма. В качестве дополнительного действи по вл етс незначительный астигматизм во втором и третьем промежуточном зрачке, который может быть скомпенскрован без отрицательных обратных возрействий с помо1чью пары стигматопов |1 . Кпадропуль ()4КС18 соедин етс в противоположном направлении с квадропулем С|, /tKC 37 . Эта квадропульна пара создает астигматизм зрачка во птором промежуточном зрачке без дополнительного воздействи , т.е. без эллиптического искажени отображени угловой диафрагмы. Комбинаци с такой же повернутой на А5 квадропульной парой 4КС1 8Y +КС37 образует пару стигматоров k дл компенсации астигматизма зрачка во втором и третьем промежуточных зрачках изменени углового положени сторон в изображении угловых диафрагм без изменени направлени четырех сторон сечени пучка. Согласно шестому признаку изобретени , осуществл етс юстировка формата при наблюдении увеличенного с помощью системы З, формирующей изображение , сечени электронного пучка в плоскости мишени на люминесцентном экране 55. Эта система, формирующа изображение, путем переключени промежуточной линзы 5б позвол ет осуществить также отображение плоскости апертурной диафрагмы. Предполагаетс , что сечение электронного пучка в обесточенном состо нии отклон ющей системы формата при данных услови х согласно соответствующему механическому и/или электрическому предварительному центрированию имеет примерно квадратное сечение формата со средними длинами сторон, которые примерно в два раза меньше по сравнению с длинами сторон максимального квадратного сечени формата. Задача юстировки формата состоит в том, чтобы установить стороны в изображении угловых диафрагм 3 и 7 в плоскости мишени параллельно к соответствующим преимущественно перпендикул рно друг к другу сто щим Х, направлени м отклонени отклон ющей системы 13 размещени . Дл этого предусмотрены следующие исполнительные органы: промежуточна линза 9, действующа как вращающа с линза дл Общего формата, квадропуль k3, вращающа с линза 38 и квадропульна пара it2. Задающее воздействие образуетс скачком тока возбуждени в отклон ющей системе размещени дл X-направлени и сдвинутым по фазе на 90° периодическим скачком тока возбуждени в отклон ющей системе дл V Направлени . При согласованной с нулевым форматом величине скачка получаетс таким образом поверхность облучени примерно квадратного сечени , которое в общем случае на сторонах соприкосновени четырех прыгающих нулевых форматов в зависимости от состо ни юстировки формата имеет более или менее широкие и- клиновидныё светлые и темные зоны. На фиг. 9 ни одна из четырех сторон не отъюстирована на направлении отклонени отклон ющей системы 13 размещени . Дважды облучаемые зоны 6 вл ютс более светлыми по сравнению с просто освещенными участками k7, которые выдел ютс от необлученной и поэтому темной основы А8. Непараллельность ограничивающих сторон электронного пучка вблизи пересечени стыка (х ,) Э (соответственно 51) в изображении угловой диафрагмы 3 и 50 (соответственно 52) в изображении угловой диафрагмы 7 можно устранить с помощью вращающейс линзы 38 и квадропульной паоы k2, после чего получают состо ние юстиоовки . показанное на фиг. 0, дл которого имеет место параллельность про тиволежащих сторон +9-52. Центрирование по направлени м отклонени X nv происходит с помощью измен емого поворота изображени промежуточной линзы 9 и эллиптического искажени квад ропул 3- С достижением показанного на фиг. 11 состо ни закончена юстировка формата и в заключение следует 9 622 калибровка формата. Эта калибровка формата базируетс на уравнении дл управлени форматом ( х:КЖьг,ьГ.)№). Регулируемые величины (Nv, Ny) обеспечивают точное выравнивание сторон нулевого Формата до величины задаваемой скачком отклонени в направлении X (соответственно у) отклонени отклон ющей системы размещени , как это показано на фиг. 12. Через управл ющий вектор формата (fy .fyj измен етс Лормат. При этом при изменении fx дУ формат измен етс точно на дх , ду О, а при изменении Ту fx Оорглат измен етс точно на дх - О, ,у. Дл выполнени этого требовани управл ющий вектор формата 4v аддитивно св зан через матрицу сп зи с вектором тока Эу Эу « коэффициенты матрицы которой 1cu. .. 22 устанавливаютс следующим способом. В положении W (фиг, 12) нулевой формат смещаетс на -дх в направлении X отклон ющей системы 13 размещени и дл выравнивани формат открываетс на ДVx зк как направление отклонени отклон ющей системы формата среди других зависит от установки матрицы св зи (a,,...a-J и вращающейс -,0 41 22 ЛИНЗЫ Зо то линии ограничени пучка 9 , 51 в положении 1У лежат параллельно лини м ограничени пучка 50, 52 в изображении смещени в положении I и 1У соответственно и могут быть совмещены при соответствующем установлении матричных элементов fa |,. Аналогично осуществл етс процесс установки матричных коэффициентов t ., boi, при котором (фиг. 1) нулевой t ii. формат смещен в положении 1У на - Д в направлении отклонени у отклон ющей системы размещени и открываетс дл выравнивани формата на А . Очевидно, что знаки V,uX и д можно выбрать наоборот и испытание смещени форма а можно провести в другом направлении. При соответствующем выборе последовательности смещени испытани (Лиг.13 и 1 м можно объединить с испытанием (фиг. 15). При этом достаточно рассмотрение соприкасающихс зон внутри круга пол наблюдени 53 так как это рассмотрение уже дает однозначное заключение об изменени х в коэффициентах матрицы (Ь. ..Ь) управление форматом , а сравнение ркостей четырех 239 смежных углов циклически размещенного формата дает заключение о юстировке зрачка. В отьюстированном состо нии по вл етс равномерное светлое поле наблюдени . Ниже описываетс свободный от отрицательных обратных воздействий процесс юстировки с указанием определенной последовательности отображений по перечного сечени электронного пучка его характерных признаков отклонений от заданного состо ни и параметры юстировки, с которыми эти отклонени корригируютс , 1.Отображение апертурной диафраг| ы и фокусировка зрачка на эту плоскость с помощью регулировани возбуждени друг за другом, включенных кату шек возбуждени конденсоров и 6.

2.Отображение плоскости мишени и циклическое размещение нулевого формата . Признаком отклонени вл ютс клиновидные дефекты ( Лиг. Э), которые корректируютс с помощью квадропульной пары А2 и вращающейс линзы 38. 3.Отображение апертурной диафрагмы и включение вращающейс линзы 39 качани . Признаком отклонени вл етс непосто нство астигматизма зрачка который устран етс парой стигматоров 0. Эта операци может отсутствовать , 4, Отображение плоскости мишени и циклическое размещение формата. Признаком отклонени вл ютс параллелограммные дефекты (фиг. 10), которые корригируютс квадропулем и промежуточной линзой со свойствами вращающейс линзьг ; 5.Отображение плоскости мишени и циклическое размещение формата. Признаком отклонени вл етс погрешность удалени (фиг. 11Д которое корригируетс задающими величинами Nj(, NV точной установки нул . 6.Отображение апертурной диафраг мы. Признаком отклонени вл етс астигматизм зрачка, который компенсируетс парой стигматоров И . 7.Отображение апертурной диафрагмы и циклическое размещение формата (фиг. 13 и Признаком отклонени вл ютс продольные и поперечные смещени зрачка, которые корригируютс элементами а(соответственно з, а ( соответственно а) матрицы Зб св зи 8.Отображение плоскости мишени и циклическое размещение формата со62 4 гласно фиг. 15- Признаком отклонени вл ютс погрешности удалени , которые корригируютс согласно фиг. 15 элементами матрицы управлени форматом Ь.. . . L-. jLi атим самым процесс юстировки заканчиваетс . Дл контрол Юстировки зрачка служит сравнение ркостей четырех квадрантов 1-1У, соприкасающихс в середине пол наблюдени , которые представл ют плотность облучени D четырех углах большого формата (фиг. 15, положение смещени Ш). До сих пор приведенные примеры исполнени относились к устройству, содержащему диафрагму гашени , отверстие которой выбрано таким образом, что оно вл етс эффективным также в качестве апертурной диафрагмы. Если фон облучени кроме собственного изображени кроссовера вл етс достаточно низким, то отверстие диафрагмы гашени может быть выбрано большим. Преимущество при этом, в частности, состоит в том, что снижаетс чувствительность при юстировке зрачка. В этом случае оказываетс возможным осуществить искусственное увеличение апертуры отображени угловой диафрагмы путем качани центрировани пучка 2б, 27 с поворотом вокруг угловой диафрагмы 3 без отключени промежуточной линзы 9, благодар чему увеличиваетс чувствительность отображени угловой диафрагмы плоскость угловой диафрагмы 7. В этом случае промежуточное кольцо 35 подбираетс так, что при установке возбуждени друг за другом включенных катушек возбуждени конденсоров 4 и 6 на резкое отображение угловой диафрагмы 3 на плоскость угловой диафрагмы 7 неизбежно отображаетс кроссовер в оптически оптимальной плоскости входного зрачка объектива 11, котора лежит в общем случае внутри пол объектива. В пунктах 3 6 и 7 последовательности операций под отображением апертурной диафрагмы понимают отображение входного зрачка. В последовательности операций 1-8 пункт 1 замен етс . Отображение угловых диафрагм и качание центрировани пучка с поворотом вокруг угловой диафрагмы 3. Признаком отклонени вл етс осцилл ци сторон в изображении угловой диаФоагмы 3 котора устран етс с помощью регулировани друг за другом, включенных катушек возбуждени конденсоров и 6 за исключением против положной хроматической разности обеи сторон в изображении первой угловой диафрагмы 3Затем эта хроматическа разность корригируетс с помощью пары стигматоров 4, Формула изобретени 1. Способ юстировки установки дл электроннолучевой обработки, в которой первую угловую диафрагму проекти руют в плоскость второй дополнительной угловой диафрагмы, так что получаетс ограниченное преимущественно пр моугольное сечение пучка, которое с помощью объектива с уменьшением отображаетс на плоскость мишени и т развертываетс по направлени м Х и . а кроссовер системы создани лучд про ектируют на плоскость поворота отклон ющей системы дл изменени формата и оттуда на плоскость апертурной диафрагмы объектива, отличающийс тем, что во временной последовательности на люминесцентном экране формируют изображени попереч ного сечени электронного пучка в пло кости мишени и апертурной диафрагмы, устанавливают параметры юстировки на заданное положение и исключают взаим ное вли ние параметров юстировки за счет отображени апертурной диафрагмы и фокусировки луча в плоскости апертурной диаЛрагмы, отображени плоскости мишени и циклического щени нулевого формата R направлении отклонени по оси X и N) на плоскости мишени с шагом ширины нулевого форма та с последующей коррекцией видимой на кра х формата погрешности от клино видности, параллелограммнои погрешности , погрешности удалени и различных уровней ркости в четырех смеж ных углах нулевого формата, отображени апертурной диафрагмы и циклического изменени формата, осуществл ющиес со сдвигом по фазе в направлении и У , с последуюи1ей коррекцией возникающего при этом смещени луча, отображени плоскости мишени и циклического размещени формата при одно временном изменении формата, а также Коррекции видимой на кра х Формата Погрешности удалени . разме 2,Способ юстировки установки дл электроннолучевой обработки по п. 1,отличающи йс тем, что после коррекции погрешности от клиновидности осуществл ют дополнительный этап юстировки, который состоит в том, что осуществл ют отображение апертурной диафрагмы и устран ют видимое за счет качани луча непосто нство астигматизма на зрачке .
3.Способ юстировки установки дл электроннолучевой обработки по п. 1,отличающийс тем, что осуществл ют отображение угловой диафрагмы и качание центрировани луча с поворотом вокруг первой угловой диафрагмы 3 и затем устран ют осцилл цию сторон в изображении первой углoвo t диафрагмы и остающуюс противоположную хроматическую разность обеих сторон в изображении первой угловой диафрагмы. . Устройство юстировки установки дл электроннолучевой обработки, содержащее первую угловую диафрагму, котора проектируетс через систему конденсоров в плоскость второй дополнительной угловой диафрагмы, так что получаетс ограниченное, преимущественно пр моугольное, сечение пучка, которое промежуточной линзой и объективом проектируетс с уменьшением на плоскость мишени и там разворачиваетс с помощью отклон ющей системы компоновки, в 4 отором (устройстве кроссовер системы формировани пучка через первый конденсатор проектируетс в плоскость поворота двухуровневой системы отклонени дл изменени и оттуда через второй конденсор и промежуточную линзу - в плоскость апертурной диафрагмы объектива, а также систему центрировани луча дл ориентировани его как на первую угловую диафрагму, так и апертурную диафрагму или диафрагму гашени , и р д стигматоров, воздействующих на пучок, отличающеес тем, что рассто ние О между кроссовером 1 и первой угловой диаЛрагмой 3, рассто ние Ъ между первой угловой диафра мой 3 и главной плоскостью первого конденсора в пространстве предмета, рассто ние С между главной плоскостью первого конденсора 4 в пространстве изображений и главной плоскостью второго конденсора 6 в пространстве
279

прелмета, рассто ние d мек(ду плоскостью второго конденсора 6 в пространстве изоб()ажений и второй угловой диафрагмой 7 и рассто ние е между вtopoй угловой диафрагмой 7 и плоскостью 16 второго промежуточного зрачка выбраны из соотношени

-4 ъ/с d/c (-1 Иэ/а ;и d/е)Б,

а между конденсорами (, 6 расположена вращаща с линза ЗВ и в системе конденсоров размещены слабо возбуждаемые квадропули, регулируемые в группах электрическим путем, причем кажда группа преимущественно состоит из двух квадропулей, которые расположены и включены между собой таким образом, что при коррекции астигматизма астигматическое действие первого квадропул одинаково направлено с астигматическим действием другого шэллиптическое искажение одного компенсирует эллиптическое искажение другого, а при коррекции эллиптического искажени клиновидные дефекты искажающее

5628

действие одного квадропул направлено одинаково с искажающим действием другого , а астигматическое действие одного компенсирует астигматическое действие другого, кроме того, что отклон ющие токи Uj( , ON; на верхнем и нижнем уровн х отклонени отклон ющей системы 21, 22 Лормата св заны между собой аффинным преобразованием , и содержащее электроннооптическую систему S, Формирующую изображение плоскости мишени 12 или плоскости апертурной диафрагмы 10 на люминесцентном экране 55 и содержащую переключаемую промежуточную линзу 36.

5. Устройство юстировки дл электроннолучевой обработки по п. k , о тличающеес тем, что между конденсорами и 6 установлена вращающа с линза 39 качани .

Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной Ведомством по и бретательству Германской Демократической Республики. D

D

а

-з

а а

О D

D

,7°

а а

/Г i

D D

;/

7

3

7

Hf Н,7

Фиг. 2

/

2

фие.Ъ

7,.

«г

Уг

фие 5

L-i,

О-г

ЦК

«

«г1

«Ш-w

ОН

4U

И6

т

D

5S

фиг 6

« 3--flJ

D}/у

fW. 7

Фи9.в

5Л

51

50

Фиг. 11

II

I

//7

/У

Фиг 12