Способ и устройство юстировки установки для электронно-лучевой обработки Советский патент 1982 года по МПК H01J37/00 

39 установки электронного пучка на мише ни с отклоняющей системой размещения Последнее обстоятельство приводит к тому, что требования к юстировке электронной оптики с плоским пумком существенно разнообразнее по сравнению с .требованиями, предъявляемыми к точечному зондирующему электронному пучку. При мозаичной композиции рисунка, облучаемого плоским лучом, могут получаться дефекты в стыковых зонах облучаемой мозаики, если не по заботиться о том, чтобы каждая сторо на поперечного сечения электронного пучка проходила параллельно к х и у направлениям отклонения отклоняющей системы разме1нения и имела длину задаваемую управлением фронта ( калибровка формата. Кроме того, от оп тической системы требуется точная фо кусировка изображения кроссовера в плоскости поворота отклоняющей систе мы формата и его точная юстировка в виде входного зрачка на оптической оси объектива или на отверстии диафрагмы гашения, поскольку это отверс тие ; с целью устранения паразитного фона рассеяния, должно быть выбрано малым настолько, что оно ограничивает изображение кроссовера, и станови ся возможным ее использование в качестве апертурной диафрагмы. Из экономического патента ГДР № известен принцип действия электроннооптического устройства для облучения электроннь м пучком с плоским поперечным сечением и электронно оптически регулируемым ограничением светящегося поля, а также способ и устройство для юстировки зрачка. Спо соб -устройства для 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 требованиям, предъявляемым к электронному пучку в отношении интенсивности и формата в плоскости мишени, имеют недостаток заключающийся в том, что их регулировка является трудной и требует мно го времени. Кроме того, с известным способом юстировки не может быть решен однозначно вопрос, имеется или нет астигматиз в первом промежуточном изображении зрачка. 6 Цель изобретения - повышение эффективности установки для электроннолучевой обработки, действующей по Принципу плоского электронного пучка за счет сокращения времени юстировки. Этим самым создается возможность более частого проведения контроля о состоянии юстировки, например после каждой засветки пластины, благодаря чему величина брака выпускаемой продукции снижается, а требования к стабильности электрического питания снижаются до реализуемых пределов. Задача изобретения 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 состояние оптической системы, характеризуемое такими параметрами как юстировка зрачка, юстировка формата и калибровка формата, удобно контролировалось, а появляющиеся отклонения можно быстро и целенаправленно корректировать . Предлагаемый способ юстировки установки для электроннолучевой обработки, в которой первую угловую диафрагму проектируют в плоскости второй дополнительной угловой диафрагмы, так что получается ограниченное преимущественно прямоугольное сечение пучка, которое через объектив отображается с уменьшением на плоскости мишени и там отклоняется по х- и у направлениям, и в которой кроссовер системы формирования луча проектируется на плоскость поворота отклоняющей системы и оттуда на плоскость апертурной диафрагмы (входного зрачка объектива, в котором во временной последовательности формируют изображения поперечного сечения электронного пучка, имеющиеся характерные признаки, которые могут быть отнесены однозначным образом к корригирующим параметрам юстировки зрачка, юстировки формата и калибровки формата и которые устраняют тем, что устанавливают соответствующий параметр юстировки на заданное положение, причем при этом устраняются взаимные влияния параметров юстировки за счет отображения апертурной диафрагмы и фокусирование зрачка на плоскость апертурной диафрагмы в целях предварительной юстировки зрачка, отображения плоскости мишени

и циклическое размещение нулевого формата в направлении отклонения по оси X и у на плоскости мишени с шагом ширины нулевого формата с последующей коррекцией видимой на краях формата 5 погрешности от клиновидности, параллелограммной погрешности, погрешности удаления и различных уровней яркостей в четырех смежных углах нулевого формата с целью юстировки форма-О вующих на пучок. та, отображения апертурной диафрагмы и циклического размещения формата в направлении отклонения 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 смещения с целью юстировки зрачка, отображения плоскости мишени и циклическое размещение формата при одновременном изменении формата, а также коррекция видимой на краях формата погрешности удаления в целях калибровки формата. При этом после коррекции погрешнос ти от клиновидности проводят дополнительный этап юстировки,который состоит в том, что снова осуществляют отоб ражение апертурной диафрагмы и устраняют видимое за счет качания луча непостоянство на зрачке. Кроме того, осуществляют отображение угловой диафрагмы и качание центрирования луча с поворотом вокруг первой угловой диафрагмы и затем устраняют осцилляцию сторон в изображении первой угловой диафрагмы, а также остающуюся противоположную хроматическую разность обеих сторон в изображении первой угловой диафрагмы. Реализация способа осуществляется с помощью устройства юстировки установки для электроннолучевой обработки, содержащего первую угловую диафрагму, которая проектируется через систему конденсоров в плоскость второй дополнительной угловой диафрагмы, так что получается ограниченное, преимущественно прямоугольное, сечение электронного пучка, которое через промежуточную линзу и объектив проектируется с уменьшением на плоскост мишени и там разворачивается с помощью отклоняющей системы компановки, в котором (устройстве) кроссовер системы формирования пучка через первый конденсор проектируется в плоскость поворота двухуровневой отклоняющеи системы для изменения формата и оттуда через второй конденсор и промежуточную линзу проектируется в плоскость апертурной диафрагмы объектива, а также систему центрирования луча для ориентирования его как на первую угловую диафрагму, так и на апертурную диафрагму или диафрагму гашения и ряд стигматоров, воздейстПервый признак изобретения относится к количественному ограничению параметров юстировки при текущей эксплуатации устройства. Согласно изобретению, выбор размеров системы конденсоров осуществляется таким образом, что всегда выполняется определенное условие юстировки, а именно отображение первой угловой диафрагмы на вторую, независимо от того, была ли осуществлена другая юстировка, а именно фокусирование изображения кроссовера на плоскость апертурной диафрагмы. Для этого расстояние Ct между кроссовером и первой угловой диафрагмой, расстояние Ь между пер- . вой угловой диафрагмой и главной плоскостью первого конденсора в пространстве предмета, расстояние С между главной плоскостью первого конденсора в пространстве изображения и главной плоскостью второго конденсатора в пространстве предмета, расстояние d между главной плоскостью второго конденсора в пространстве изображения и второй угловой диафрагмой и расстояние в между второй угловой диафрагмой и плоскостью второго промежуточного зрачка выбраны из соотно шения - .а сН+Ъ/аХНЗ/е)--В Второй признак изобретения относится к коррекции параллельности стороны в изображении первой угловой диафрагмы к его сопряженному в изображении второй угловой диафрагмы. Принципиально возможно использование для этого вращающее действие изображения конденсаторов, когда возбуждают один конденсор слабее, а второй сильнее. Однако этот способ имеет тот недостаток, что при этом проявляются отрицательные обратные воздействия на несколько параметров юстировки. Так, среди других неизбежно дефокусируется отображение зрачка на плоскости поворота отклоняющей системы Лормата и также изменяется масштаб отображения плоскости первой апертурной диафрэ - мы на плоскость второй. Для того, чт бы устранить этот недостаток, соглас но изобретению, между конденсорами на уровне первого промежуточного зра ка коаксиально располагается слабо возбуждаемая катушка. Она не оказыва ет отрицательного обратного воздейст вия на фокусирование и масштаб изобр жений и является эффективной только в качестве поворотной линзы, причем вращается, очевидно, также направление отклонения верхнего уровня к ниж нему отклоняющей системы формата. Третий признак относится к вопрос о критерии настройки стигматоров для компенсации астигматизма в первом промежуточном зрачке, наличие которо го может отрицательно сказаться на ю тировке формата, а однородност и постоянства интенсивности в поперечном сечении пучка при смене форма та. Этот признак непосредственно не обнаружи-вается, так как стигматическое отображение кроссовера в плоскос ти второго промежуточного зрачка и в плоскости третьего промежуточного зрачка, т.е. плоскости апертурной ди фрагмы, является недостаточным для оценки качества критерия настройки. Для того, чтобы выявить этот признак предлагается другая, сильнее во буждаемая катушка, расположенная 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 устанавливается попеременно Г5раи(ение изображения, 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 изобретения относится к проблеме совмещения углов между сторонами в изображении как первой угловой диафрагмы, так и второй угловой диафрагмы с базисным yi- лом, В1слючающим направления отклонения по оси X и у отклоняющей системы размещения, который является преимущественно прямым углом, не ока зывая при этом мешающего влияния при соответствующем процессе юстировки на уже отъюстированные состояния электроннооптического изображения, в частности на стигматическое изображение зрачка. Наоборот, компенсация матизма зрачка не должна оказывать отрицательного обратного воздействия на ортогональность ограничения поперечного сечения пучка. Эта задача решается благодаря 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 действия усиливаются, а побочные компенсируются. Пятый признак относится к требованию равномерности резкости на краях и интенсивности в сечении пучка при произвольном изменении формата внутри регулируемой области формата. Возможность неравномерности связана с поперечным смещением изображения кроссовера в отверстии апертурной диафрагмы, которое может вызываться различными причинами. Если плоскость первого промежуточного зрачка не совпадает с плоскостью поворота отклоняющей системы формата, то зрачок смещается в одинаковом fсоответственно противоположном) направлении, в котором формат открывается или закрывается. Путем фокусирования первого промежуточного зрачка на плоскость поворота отклоняющей системы формата, хотя и можно компенсировать эту компоненту смещения зрачка, но в общем случае остается еще поперечная компонента, причина которой состоит в неточном отклонении отклоняющей системы. Например, не существует необходимой фиксированной точки поворота для всех направлений отклонения. Для того, чтобы устранить эти недостатки, в отклоняющей системе формата, которая состоит из двух лежаи их в направлении распространения пучка уровней отклонения, причем каждый уровень отклонения содержит две скрещенные катушки отклонения, отклоняющие токи которых и., , Uy на верхнем /у и на нижнем /., - ровна связаны аЛОинным преобразованием UK V (1) и., - , . причем коэффициенты матрицы а ,, и а

13меняются, например, в интервале 0,9-li1 с целью установления точек поворота отклонения формата по оси х и у на плоскости первого промежуточного зрачка, а.коэффициенты матрицы 5 .и a,j. изменяются, например, в интервале от -0,1 до +0,1 с целью поворота направления отклонения верхнего уровня отклонения по отношению к направлению отклонения нижнего уровня. О Это устройство имеет то преимущество, что, во-первых, фокусирование изображения кроссовера на плоскости поворота отклоняющей системы отклонения может иметь значительные допус-5 ки, и во-вторых, поворот направления отклонения верхнего уровня, который возникает при коррекции параллельности вращающейся линзой, может быть легко скомпенсирован простым спосо- 20 бом.

Шестой признак относится 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, которая содерит переключаемую промежуточную линзу для отображения плоскости мишени 30 или плоскости входного зрачка на люминесцентном экране. С помощью проекционной системы осуществляется циклическое размещение формата на плоскости таким образом, что при правиль-з5 ной юстировке формата и калибровке формата поверхность в среднем освещается равномерно, при этом последняя является конгруэнтной с поверхностью построенной путем геометрического . 40 Переноса формата, в то время как при неправильной юстировке или калибровке формата на краях циклически размещенного, формата вследствие наложения или разделения появляются светлые45 или соответственно темные зоны, из которых можно определить вид погрешности юстировки, а при неправильной юстировке зрачка появляется также различная яркость в четырех смежных 50 углах циклически размещенного формата.

На фиг. 1 показано электроннооптиеское устройство прибора для облучеия электронным пучком; на фиг. 2 - схема для определения размеров коненсорной системы; на фиг. диаграммы показывающие связь между выбором размеров конденсорной системы и допустимым возбуждением конденсора для случая, где сохранены желаемые изображения угловых диаграмм и кроссовера; на фиг. 6 - .электроннооптическое устройство в соответствии с изображением; на фиг. 7 и 8 - схематические изображения соединения квадро улей соответственно стигматоров; на фиг. - диаграмма для объяснения юстировки формата; на фиг. - дидиаграмма для объяснения калибровки формата.

Как показано на фиг. 1, ограничение выходящего 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, угловая диафрагма 3 проектируется в плоскость угловой диафрагмы 7 и, во-вторых, кроссовер 1 проектируется в плоскость апертурной диафрагмы 10 посредством промежуточной линзы 9, работающей преимущественно в максимуме преломляющей силы. При этом на уровне средней плоскости отклоняющей системы 21, 22 возникает промежуточное изображение кроссовера (первый промежуточный зрачок), в плоскости 5 которой должна также лежать виртуальная точка поворота отклоняющей системы 21, 22. Если стороны угловой диафрагмы 3 включают правый угол и также стороны угловой диафрагмы 7, то при механически параллельной установке на основе оборачивания изображения преимущественно одинаково возбужденных, но включенных в противоположных направлениях конденсоров 4 и 6, получается прямоугольное сечение пучка в плоскости угловой диафрагмы 7, которое через промежуточную линзу и объектив 11 проектируется с уменьшением на плоскость мишени 12. При этом его можно разложить на две части, первая часть которого является изображением механически стационарного ограничения луча, а именно диафрагмы 3, а другая - изображением механически стационарного ограничения луча угловой диафрагмой 7, причем ни первая часть, ни вторая, взятые по отдельности, не образуют сечение, формат. Этот формат, кроме механической юстировки угловых диафрагм и конденсоров, устанавливается только напояженностыо ПОЛЯ,, отклоняющей системы /.1, 22 формата и может измеиять-ся по дву направлениям в виде положения поперечного сечения пучка на плоскости мишени 12, iiOTOpoe устанавливается с помощью отклоняющей системы 13 размещения. Поскольку как отклоняющая система 13 так и отклоняющая система 21, 22 может управляться электрическими средствами, то получается возможность размещать электронный пучок на каждом произвольной .месте внутри оптически возможного рабочего поля м задавать сечению пум 1ка произвольный размер внутри опти)чески возможной области формата, Д/1Я получения предварительно спрограммироаанного рисунка на мишени, предусмотрена система 19 гашения, которая позволяет изображение кроссовера вывести в плоскость апертурной диафрагмы 10 и отклонить, благодаря чему в плоскости мишени 12 сечение пучка считывается в виде яркого и тем ного уровня. Так как апертура гашения пучка, отображающая плоскость люминесцентного поля угловой диафрагмы 7 является небольшой по сравнению с .ее апертурой в плоскости мишени в соответстБии с масштабом изображения плос кость люминесцентного поля - мишень, то незначительное возбуждение систе-мы 19 гашения будет достаточным для того, чтобы зондировать уровень ного без заметного смещения положения электронного пучка на экране и сущее венного изменения его формата. С помощью второй синхронно управляемой с систе.мой 19 гашения отклоняющей системы 2ч ниже угловой диафрагмы 3 можно обе.спечить, чтобы во время процесса отпирания или запирания не смещалось изображение ограничения пучка в области угловой диафрагмы 3 на плос кости мишени..Этим самым достигается возможность точного и очень быстрого сканирования уровней светлого-темного на мишени, Другие электроннооптические устрой ства служат для того, чтобы автоматически центрировать электронный пучок на УГ.ПОВОЙ диафрагме 3 и апертур ной диафрагме 10, измерять ток пучка в поперечном сечении и стигматизировать отображение светящегося поля на плоскости мишени. Для этого предусмот рены двухуроанезая двойная отклоняющая система 26, 27 для центрирования электронного пучка на угловой диафрагме 3 с поворотом вокруг кроссовера 1 и для центрирования изображения кроссовера, третьего промежуточного зрачка., в отверстии апертурной диафрагмы с поворотом угловой диафрагмы 3, а также отклоняющая система 17 для полного отклонения электронного пучка через апертурную диафрагму 10, с целью измерения тока пучка,в закрытом состоянии, а также стигматоры 1 4 и 15 Д.ПЯ компенсации астигматизма второго и третьего порядка изображения светящегося поля на плоскости мишени. В электроннооптической системе, кроме того, имеются средства, с помощью которых можно воздействовать на электронный пучок таким образом, чтобы он имел в плоскости мишени желаемую интенсивность и формат. Для этой цели предусмотрень стигматоры 18. 20, 23 и 25 и вспомогательные конденсаh-оры 2 и 8. Среди других средств юстйровки для этой цели предусмотрены также конденсаторы 4 и 6, предназначенные для поворота изображений угловой диафрагмы 3 по отношению к угловой диафрагме 7, и промежуточная линза 9) предназначенная для поворота формата как целого. Стигматоры 20 и 25 служат для того, чтобы компенсирозать астигматизм зрачка в плоскости 5 первого промежуточного зрачка и в плоскости апертурной диафрагмы 10, в то время как стигматоры 23 и 18 предназначень для юстировки отображения угловых диафрагм на ортогональность своих сторон. Однако стигматоphi не выполняют 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 является сложной и требует много времени, Кроме того, известное электроннолучевое устройство не имеет средства, с помощью которого можно решить вопрос, имеется ли или нет астигматизм в первом промежуточном зрачке. Юстировка на оптическую параллельность противолежащих сторон сечени;ч пучка требуется для 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 изменения астигматизма зрачка в апертурной диафрагме 10 и при дополнительном ус ловии, что сохраняется отображение y ловой диафрагмы 3 на угловой диафраг ме 7. На основе эллиптического искажения, обусловленного стигматорами 2 и 23, можно изменить вершинный угол обеих сторон в изображении угловой диафрагмы 3 и на основе поворота изо ражения, который обусловлен обоими конденсорами и 6 при противоположном изменении возбуждения, можно поворачивать как целое изображение угловой диафрагмы 3. Однако при этом появляется неизбежное аксиальное смещение первого и третьего промежуточного зрачка. Для устранения этих дефокусировок предусмотрены вспомогательные конденсоры 2 и 8. Описанные процессы юстировки прежде всего из-за своих многих отри цательных обратных воздействий являются очень сложными, а их осуществление является трудоемким. Для того чтобы устранить эти недостатки, пред лагаются в электроннооптической сиетеме ряд усовершенствований, которые объясняются на следующих прилагаемых сЬигуоах. На фиг. 2 показаны обозначения тех расстояний, которые являются существенными при выборе размеров конденсорной системы согласно первому признаку изобретения. Этими расстояниями являются: расстояние С| между кроссовером 1 и угловой диафрагмой 3 расстояние Ь между первой угловой ди фрагмой 3 и главной плоскостью Н ко денсора t в пространстве предмета, расстояние С между главной плоскостью Н, конденсора k в пространстве изображений и главной плоскостью Н, конденсора 6 в пространстве предмета расстояние d между главной плоскостью Н; конденсора 6 в пространстве изображений и угловой диафрагмой 7 и расстояние 6 между.угловой диафрагмой 7 и плоскостью 16 второго промежуточного зрачка, которые отображают ся промежуточной линзой 9 С увеличением в плоскости апертурной диафраг мы 10. Поскольку главные плоскости при малых изменениях возбуждения обо конденсоров изменяются незначительно то эти пять расстояний можно отнести к разряду 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 получается известная область воз буждения 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 связи между токами возбуждения I. и 12 обоих конденсоров f и 6 в случае, когда отображение угловых диафрагм соблюдается одно за другим, а кривая 29 показывает функциональную связь в случае, когда соблюдается отображение кроссовера в плоскости апертурной диафрагмы. Если дискриминант D О, то согласно фиг. 3 отсутствует состояние возбуждения конденсоров, в котором осуществляются одновременно оба отображения. Если дискриминант D О, то хотя имеются (фиг. if) два определенные состояния возбуждения, а именно в точках пересечения 30 и 31i в которых возможно одновременное отображение, однако, из того, что зрачок сфокусирован на плоскости апертурной диафра - мы, не обязательно следует, что угловая диафрагма отображается на плоскости угловой диафрагмы 7. Это обеспечивается только тогда, когда токи возбуждения 1 , I 2. че выходят из. узкой зоны 32 или 33- Существование этих зон обосновано относительно большой глубиной резкости отображения угловой диафрагмы, которое допускает известный допуск для кривой 28. При определении системы конденсоров при 0 0 (фиг. 5) зона З существенно шире, чем обеспечивается свобода действий для возбуждения конденсаторов, в пределах которой может осу- щесталяться также преимущественно грубая юстировка на параллельность отображения угловой диафрагмы и/или грубая юстировка первого промежуточного зрачка на плоскость поворота отклоняющей системы формата. Эта возможность имеет значение постольку, поскольку этим самым устанавливается диапазон значений для матричных коэффициентов связи (1) вращающейся

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

С целью достаточно точного выбора расстояний, при которых , можно предусмотреть распорный цилиндр 35, высота которого при данных обстоятельствах может быть подобрана эмпирически, если допуски на изготовление ставят под сомнение точный предварительный расчет. Однократное эмпирическое определение происходит с помощью измеренных кривых 28 и 29. из расщепления которых можно определить как в случае фиг. 3 и t, по простой формуле изменение высоты рас порного цилиндра 35. Для того, чтобы определить функциональную связь межд токами возбуждения 1. и 2, которая ведет к кривой 28, целесообразно отключить промежуточную линзу и, кроме того, осуществить искусственное повышение апертуры путем качания центрирования пучка 2б, 27 с поворотом вокруг угловой диафрагмы 3. Эта юстировка пригодна для однократного предварительного центрирования, но не для текущей эксплуатации (из-за необходимого для этого большой затраты времени). Кроме того симметричног смещения конденсоров 4 и 6 при применении промежуточного кольца 35 может быть предусмотрена также возможность общего аксиального перемещения, что, например, достигается путем изменения толщины промежуточных шайб в крепежных устройствах магнитопроводов конденсоров и 6 без существенного ухудшения осуществленной юстировки при . Благодаря общему аксиальному смещению изменяется разность тех возбуждений конденсоров А и 6, при которых отображается кроссовер 1 как на поворотной плоскости отклоняющей системы для изменения формата 21, 22, так и на плоскости апертурной диафрагмы 10 (изменение разности встречно включенных возбуждений конденсоров означает изменение угла поворота изображения гловой диафрагмы 3 в плоскости угло вой диафрагмы 7- Этим обеспечивается грубая юстировка сторон угловых диафрагм на оптическую параллельность, так что область настройки вращающей линзы 38 и матрица связи Зб необходи ма только для точной юстировки.

Кроме того, следует упомянуть, что изменение толщины шайб, которые

обусловливают как одинаковые, так и противоположное направления аксиального смещения конденсоров 4 и 6, можн представить в виде линейной комбинации разностей однозначных определяемых возбуждений , которые установлены всякий 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 для реализации способа схематически показаны на фиг. 6 и 7. К ним относятся вращающаяся линза 38, вращающаяся линза 39 качания, включенная друг за другом в противофазе пара 40 стигматоров 25 и 18, включенная друг за другом в про тивофазе пара И стигматоров 18, включенная друг за другом в противофазе квадропульная пара k2, квадропуль З синфазно включенная друг за другом пара 4 стигматоров 23 и 20 и матрица 36 связи. Вращающаяся линза представляет собой катушку с воздушным сердечником с несколькими слоями, например по сто витков, которые намотаны на внутренний цилмндр корпуса,

несущего отклоняющую систему для формата симметрично относительно средней плоскости. При максимальном токе до 100 мЛ и ускоряющем напряжении, например, 30 к8 эта линза обеспечивает поворот вплоть до +3 изображения угловой диафрагмы 3 в плоскости угловой диафрагмы 7.

При ее расположении в плоскости 5 первого промежуточного зрачка в этом диапазоне возбуждения практически не появляется дефокусировка второго (соответственно третьего) промежуточного зрачка. Единственное побочное влияние состоит в повороте направления отклонения верхнего уровня 22 отклоняю|цей системы формата, который ведет к поперечному отклонению зрачка при смене формата, но которое можно просто скомпенсировать с помощью матрицы 3 связи ( коэффициенты матрицы ,. 11). для отклоняющих токов, и которо не появляется во время процесса юсти ровки на параллельность отображения угловых диафрагм, поскольку система отклонения формата обесточена. Матрица 36 связи выполняет также другую функцию, а именно точную уста новку плоскости поворота системы отклонения формата на плоскость 5 перв го промежуточного зрачка, котооая осуществляется с помощью коэффициента матрицы а,, для отклонения по х-на правлению и коэффициента матрицы а по у-направлению. До сих пор выполнение этого условия осуществлялось вспомогательным конденсором 2 (фиг,1 который этим самым может быть исключен. Точно так же оказывается излишним вспомогательный конденсор 8, поскольку на основе выборов размеров системы конденсоров при фокусировка зрачка на плоскость апертурной диафрагмы должна осуществляться путем регулирования возбуждения конденсора, при котором, как следует из фиг. 5 обеспечено также неизбежное отображение угловой диафрагмы на плоскости угловой диафрагмы 7. Симметрично к средней плоскости отклоняющей системы Формата расположена вращающаяся линза качания, возбуждаемая примерно в 5 раз сильнее п отношению к вращающейся линзе 38. Эта линза предназначена для распозна вания возможного астигматизма первог промежуточного зрачка и может возбуж даться настолько, что поворот изобра жения между плоскостью первого промежуточного зрачка и плоскостью третьего промежуточного зрачка или плос костью апертурной диафрагмы изменяется, например, до 1:15° Критерием того, что изображение первого промежуточного зрачка является стигматичным, является наблюдаемое при качани вращающейся линзы 39 постоянство астигматизма зрачка в плоскости апертурной диафрагмы или, если зрачок уж стигматизирован в плоскости апертурной диафрагмы, получение стигматичес кого отображения кроссовера в плоско ти апертурной диафрагмы. Для того, чтобы простым способом продемонстрировать реализацию четвер ТОГО признака изобретения, предполо жим, что выбор размеров системы конденсоров происходит симметрично при , что,описывается соотношением 9 618 а е, Ъ- с. Это имеет то преимущество, чтб при применении простого источника питания стигматоры (соответ-ственно квадропули) могут быть одного U того же типа. Преимущественно они состоят из четырех квадропулей (q, г, S, t), расположенных на четырех концентрических цилиндрах в радиальном направлении плотно друг над другом. Каждый квадропуль образуется из четырех симметрично расположенных по азимуту и соответствующим образом включенных седлообразных отклоняющих катушек с одинаковым числом витков. При этом два квадропуля лежат азимутально параллельно, а обе пары квадропулей повернуты азимутально друг к другу на (5. Электрические присоединения системы из четырех квадропулей выведены отдельно и соединяются попарно с квадропулями другой системы из четырех квадропулей по определенной схеме, которая показана на фиг. 7 и заключается в следующем. Для понимания принципа коммутации на фиг. 8 показан типичный ход двух основных решений г и гр параксального дифференциального уравнения. Основная кривая имеет нулевые значения в точках 3 и 7 угловых диафрагм 3 и 7, а основная кривая г л нулевые значения в точках пересечения с осью 1 кроссовера 5 первого промежуточного зрачка и в точке 16 второго промежуточного зрачка, которая сопряжена с точкой на оси апертурной диафрагмы 10 через промежуточную линзу 9Как известно, в подынтегральном выражении интеграла действия для матизма и эллиптического искажения слабых квадропульных полей эти основные кривые появляются в виде мно чителей. Подынтегральное выражение для астигматизма зрачка содержит Гл в качестве множителя,.а подыинтегральное выражение для эллиптического искажения отображения угловой диафрагмы содержит в качестве множителя произведение Г. Всякий раз два лежащих вдоль оптической оси квадропуля включены друг за другом в одном направлении (соответственно в противоположном так, что они в одном месте их действие усиливается, а в другом компенсируется. Для этого необходимо, чтобы включенные к паре квадропулей квадропули различных систем были направлены азимутально параллельно. Расположение системы из k квадропулей (ниже обоэ чается как ) осуществляется следу щим образом: iKC 25 лежит на одинако вом расстоянии 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 соединяется 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 получается пара стигматоров 4 для компенсации хроматической разности в отношении отображения между обеими угловыми диафрагмами 3 и 7 без из менения эллиптического искажения. В качестве дополнительного действия появляется астигматизм зрачка, который может быть скомпенсирован парой стигматоров kO ( соответственно 4l). Квадропуль Of КС23 соединяется в обратном направлении с квадропулем КС20. Эта квадропульная пара (|,4КС23 , обозначенная на фиг, 7 позицией it2, создает эллиптическое искажение только в изображении угловой диафрагмы 3- С учетом поворота изображений конденсором ква ропульная пара 2 азимутально устанавливается так, чтобы большая ось эллипса искажения совпадала с биссектрисой угловой диафрагмы. В качес ве дополнительного действия квадропульной пары 2 изменяется астигматизм в первом промежуточном зрачке, в то время как он не изменяется во втором и третьем промежуточных зрачках. Квадропуль S tKC25 соединяется в обратном направлении с квадропулем 4КС18. Эта квадропульная пара 54КС25- 4КС18 создает астигматизм в первом промежуточном зрачке без воздействия на второй промежуточный зра чок Комбинация с такой же повернутой на 5° квадропульной парой SlKCZS-S KClS образует пару стигмато ров (О для компенсации астигматизма в первом промежуточном зрачке без из менения астигматизма во втором и тре тьем промежуточных зрачках. В камест ве дополнительного действия появляется эллиптическое искажение, которое изменяет 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 перпендикулярно к сторонам угловой диафрагмы 7 и служит для изменения вершинных углов в отображении угловых диафрагм и этим самым для ортогонализации четырех сторон сечения пучка, измеренного названными выше средствами к форме параллелограмма. В качестве дополнительного действия появляется незначительный астигматизм во втором и третьем промежуточном зрачке, который может быть скомпенскрован без отрицательных обратных возрействий с помо1чью пары стигматопов |1 . Кпадропуль ()4КС18 соединяется в противоположном направлении с квадропулем С|, /tKC 37 . Эта квадропульная пара создает астигматизм зрачка во птором промежуточном зрачке без дополнительного воздействия, т.е. без эллиптического искажения отображения угловой диафрагмы. Комбинация с такой же повернутой на А5 квадропульной парой 4КС1 8Y +КС37 образует пару стигматоров k для компенсации астигматизма зрачка во втором и третьем промежуточных зрачках изменения углового положения сторон в изображении угловых диафрагм без изменения направления четырех сторон сечения пучка. Согласно шестому признаку изобретения, осуществляется юстировка формата при наблюдении увеличенного с помощью системы З, формирующей изображение, сечения электронного пучка в плоскости мишени на люминесцентном экране 55. Эта система, формирующая изображение, путем переключения промежуточной линзы 5б позволяет осуществить также отображение плоскости апертурной диафрагмы. Предполагается, что сечение электронного пучка в обесточенном состоянии отклоняющей системы формата при данных условиях 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 сечения формата. Задача юстировки формата состоит в том, чтобы установить стороны в изображении угловых диафрагм 3 и 7 в плоскости мишени параллельно к соответствующим преимущественно перпендикулярно друг к другу стоящим Х, направлениям отклонения отклоняющей системы 13 размещения. Для этого предусмотрены следующие исполнительные органы: промежуточная линза 9, действующая как вращающаяся линза дляОбщего формата, квадропуль k3, вращающаяся линза 38 и квадропульная пара it2. Задающее воздействие образуется скачком тока возбуждения в отклоняющей системе размещения для X-направления и сдвинутым по фазе на 90° периодическим скачком тока возбуждения в отклоняющей системе дляV Направления. При согласованной с нулевым форматом величине скачка получается таким образом поверхность облучения примерно квадратного сечения, которое в общем случае на сторонах соприкосновения четырех прыгающих нулевых форматов в зависимости от состояния 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 отклонения отклоняющей системы 13 размещения. Дважды облучаемые зоны 6 являются более светлыми по сравнению с просто освещенными участками k7, которые выделяются от необлученной и поэтому темной основы А8. Непараллельность ограничивающих сторон электронного пучка вблизи пересечения стыка (х ,) Э (соответственно 51) в изображении угловой диафрагмы 3 и 50 (соответственно 52) в изображении угловой диафрагмы 7 можно устранить с помощью вращающейся линзы 38 и квадропульной паоы k2, после чего получают состояние юстиоовки. показанное на фиг. 0, для которого имеет место параллельность про тиволежащих сторон +9-52. Центрирование по направлениям отклонения X nv происходит с помощью изменяемого поворота изображения промежуточной линзы 9 и эллиптического искажения квад ропуля 3- С достижением показанного на фиг. 11 состояния закончена юстировка формата и в заключение следует 9 622 калибровка формата. Эта калибровка формата базируется на уравнении для управления форматом (х:КЖьг,ьГ.)№). Регулируемые величины (Nv, Ny) обеспечивают точное выравнивание сторон нулевого Формата до величины задаваемой скачком отклонения в направлении X (соответственно у) отклонения отклоняющей системы размещения, как это показано на фиг. 12. Через управляющий вектор формата (fy .fyj изменяется Лормат. При этом при изменении fx дУ формат изменяется точно на дх , ду О, а при изменении Ту fx Оорглат изменяется точно на дх - О, ,у. Для выполнения этого требования управляющий вектор формата 4v аддитивно связан через матрицу спязи с вектором тока Эу Эу « коэффициенты матрицы которой 1cu. .. 22 устанавливаются следующим способом. В положении W (фиг, 12) нулевой формат смещается на -дх в направлении X отклоняющей системы 13 размещения и для выравнивания формат открывается на ДVx зк как направление отклонения отклоняющей системы формата среди других зависит от установки матрицы связи (a,,...a-J и вращающейся -,0 41 22 ЛИНЗЫ Зо то линии ограничения пучка 9 , 51 в положении 1У лежат параллельно линиям ограничения пучка 50, 52 в изображении смещения в положении I и 1У соответственно и могут быть совмещены при соответствующем установлении матричных элементов fa |,. Аналогично осуществляется процесс установки матричных коэффициентов t ., boi, при котором (фиг. 1) нулевой t ii. формат смещен в положении 1У на - Д в направлении отклонения у отклоняющей системы размещения и открывается для выравнивания формата на А . Очевидно, что знаки V,uX и д можно выбрать наоборот и испытание смещения форма а можно провести в другом направлении. При соответствующем выборе последовательности смещения испытания (Лиг.13 и 1 м можно объединить с испытанием (фиг. 15). При этом достаточно рассмотрение соприкасающихся зон внутри круга поля наблюдения 53 так как это рассмотрение уже дает однозначное заключение об изменениях в коэффициентах матрицы (Ь. ..Ь) управление форматом, а сравнение яркостей четырех 239 смежных углов циклически размещенного формата дает заключение о юстировке зрачка. В отьюстированном состоянии появляется равномерное светлое поле наблюдения. Ниже описывается свободный от отрицательных обратных воздействий процесс юстировки с указанием определенной последовательности отображений по перечного сечения электронного пучка его характерных признаков отклонений от заданного состояния и параметры юстировки, с которыми эти отклонения корригируются, 1.Отображение апертурной диафраг| ы и фокусировка зрачка на эту плоскость с помощью регулирования возбуждения друг за другом, включенных кату шек возбуждения конденсоров и 6. 2.Отображение плоскости мишени и циклическое размещение нулевого формата. Признаком отклонения являются клиновидные дефекты ( Лиг. Э), которые корректируются с помощью квадропульной пары А2 и вращающейся линзы 38. 3.Отображение апертурной диафрагмы и включение вращающейся линзы 39 качания. Признаком отклонения является непостоянство астигматизма зрачка который устраняется парой стигматоров 0. Эта операция может отсутствовать, 4, Отображение плоскости мишени и циклическое размещение формата. Признаком отклонения являются параллелограммные дефекты (фиг. 10), которые корригируются квадропулем и промежуточной линзой со свойствами вращающейся линзьг ; 5.Отображение плоскости мишени и циклическое размещение формата. Признаком отклонения является погрешность удаления (фиг. 11Д которое корригируется задающими величинами Nj(, NV точной установки нуля. 6.Отображение апертурной диафраг мы. Признаком отклонения является астигматизм зрачка, который компенсируется парой стигматоров И . 7.Отображение апертурной диафрагмы и циклическое размещение формата (фиг. 13 и Признаком отклонения являются продольные и поперечные смещения зрачка, которые корригируются элементами а(соответственно з, а (соответственно а) матрицы Зб связи 8.Отображение плоскости мишени и циклическое размещение формата со62 4гласно фиг. 15- Признаком отклонения являются погрешности удаления, которые корригируются согласно фиг. 15 элементами матрицы управления форматом Ь.. . . L-. jLi атим самым процесс юстировки заканчивается. Для контроля Юстировки зрачка служит сравнение яркостей четырех квадрантов 1-1У, соприкасающихся в середине поля наблюдения, которые представляют плотность облучения D четырех углах большого формата (фиг. 15, положение смещения Ш). До сих пор приведенные примеры исполнения относились к устройству, содержащему диафрагму гашения, отверстие которой выбрано таким образом, что оно является эффективным также в качестве апертурной диафрагмы. Если фон облучения кроме собственного изображения кроссовера является достаточно низким, то отверстие диафрагмы гашения может быть выбрано большим. Преимущество при этом, в частности, состоит в том, что снижается чувствительность при юстировке зрачка. В этом случае оказывается возможным осуществить искусственное увеличение апертуры отображения угловой диафрагмы путем качания центрирования пучка 2б, 27 с поворотом вокруг угловой диафрагмы 3 без отключения промежуточной линзы 9, благодаря чему увеличивается чувствительность отображения угловой диафрагмы плоскость угловой диафрагмы 7. В этом случае промежуточное кольцо 35 подбирается так, что при установке возбуждения друг за другом включенных катушек возбуждения конденсоров 4 и 6 на резкое отображение угловой диафрагмы 3 на плоскость угловой диафрагмы 7 неизбежно отображается кроссовер в оптически оптимальной плоскости входного зрачка объектива 11, которая лежит в общем случае внутри поля объектива. В пунктах 3 6 и 7 последовательности операций под отображением апертурной диафрагмы понимают отображение входного зрачка. В последовательности операций 1-8 пункт 1 заменяется. Отображение угловых диафрагм и качание центрирования пучка с поворотом вокруг угловой диафрагмы 3. Признаком отклонения является осцилляция сторон в изображении угловой диаФоагмы 3 которая устраняется с помощью регулирования друг за другом, включенных катушек возбуждения конденсоров и 6 за исключением против положной хроматической разности обеи сторон в изображении первой угловой диафрагмы 3Затем эта хроматическая разность корригируется с помощью пары стигматоров 4, Формула изобретения 1. Способ юстировки установки для электроннолучевой обработки, в которой первую угловую диафрагму проекти руют в плоскость второй дополнительной угловой диафрагмы, так что получается ограниченное преимущественно прямоугольное сечение пучка, которое с помощью объектива с уменьшением отображается на плоскость мишени и т развертывается по направлениям Х и .а кроссовер системы создания лучд про ектируют на плоскость поворота отклоняющей системы для изменения формата и оттуда на плоскость апертурной диафрагмы объектива, отличающийся тем, что во временной последовательности на люминесцентном экране формируют изображения попереч ного сечения электронного пучка в пло кости мишени и апертурной диафрагмы, устанавливают параметры юстировки на заданное положение и исключают взаим ное влияние параметров юстировки за счет отображения апертурной диафрагмы и фокусировки луча в плоскости апертурной диаЛрагмы, отображения плоскости мишени и циклического щения нулевого формата R направлении отклонения по оси X и N) на плоскости мишени с шагом ширины нулевого форма та с последующей коррекцией видимой на краях формата погрешности от клино видности, параллелограммнои погрешности, погрешности удаления и различных уровней яркости в четырех смеж ных углах нулевого формата, отображения апертурной диафрагмы и циклического изменения формата, осуществляющиеся со сдвигом по фазе в направлении и У , с последуюи1ей коррекцией возникающего при этом смещения луча, отображения плоскости мишени и циклического размещения формата при одно временном изменении формата, а также Коррекции видимой на краях Формата Погрешности удаления. разме 2,Способ юстировки установки для электроннолучевой обработки по п. 1,отличающи йся тем, что после коррекции погрешности от клиновидности осуществляют дополнительный этап юстировки, который состоит в том, что осуществляют отображение апертурной диафрагмы и устраняют видимое за счет качания луча непостоянство астигматизма на зрачке . 3.Способ юстировки установки для электроннолучевой обработки по п. 1,отличающийся тем, что осуществляют отображение угловой диафрагмы и качание центрирования луча с поворотом вокруг первой угловой диафрагмы 3 и затем устраняют осцилляцию сторон в изображении первой углoвo t диафрагмы и остающуюся противоположную хроматическую разность обеих сторон в изображении первой угловой диафрагмы. . Устройство юстировки установки для электроннолучевой обработки, содержащее первую угловую диафрагму, которая проектируется через систему конденсоров в плоскость второй дополнительной угловой диафрагмы, так что получается ограниченное, преимущественно прямоугольное, сечение пучка, которое промежуточной линзой и объективом проектируется с уменьшением на плоскость мишени и там разворачивается с помощью отклоняющей системы компоновки, в 4 отором (устройстве кроссовер системы формирования пучка через первый конденсатор проектируется в плоскость поворота двухуровневой системы отклонения для изменения и оттуда через второй конденсор и промежуточную линзу - в плоскость апертурной диафрагмы объектива, а также систему центрирования луча для ориентирования его как на первую угловую диафрагму, так и апертурную диафрагму или диафрагму гашения, и ряд стигматоров, воздействующих на пучок, отличающееся тем, что расстояние О между кроссовером 1 и первой угловой диаЛрагмой 3, расстояние Ъ между первой угловой диафра мой 3 и главной плоскостью первого конденсора в пространстве предмета, расстояние С между главной плоскостью первого конденсора 4 в пространстве изображений и главной плоскостью второго конденсора 6 в пространстве

279

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

-4 ъ/с d/c (-1 Иэ/а ;и d/е)Б,

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

5628

действие одного квадропуля направлено одинаково с искажающим действием другого, а астигматическое действие одного компенсирует астигматическое действие другого, кроме того, что отклоняющие токи Uj( , ON; на верхнем и нижнем уровнях отклонения отклоняющей системы 21, 22 Лормата связаны 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 для электроннолучевой обработки по п. k , о тличающееся тем, что между конденсорами и 6 установлена вращающаяся линза 39 качания.

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