Способ и устройство юстировки установки для электронно- лучевой обработки

Способ и устройство юстировки установки для электронно- лучевой обработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

)940256

®

/ ° ,Ф

"г (89) 143582 ГЛР (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву

1 (5I ) M. Кл. (22) Заявлено 19. 12, 78 (21) 7770391/18-21 (23) Приоритет - . (32) 19.01.78 (31) MP Н01.3/203296 (33) ГДР

Опубликовано 30 . 06 . 82 . Бюллетень Рй 24

Дата опубликования описания 02, 07. 82

Н 01 S 37/00

Гасударственный комитет

СССР (53) УДК 621.365 (088.8) ll0 делам изобретений и открытий

Иностранец

Хан Эберхард (ГДР) (72) Автор изобретения

Иностранное предприятие нфЕБ Карл Цейсс Йена" (7!) Заявитель (ГДР) (54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЮСТИРОВКИ

УСТАНОВКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЙ

ОБРАБОТКИ

Изобретение относится к электроннолучевой обработке материалов и предназначено для облучения мишени устройством, которое содержит средства для отклонения электронного пучка на мишень и для получения преимущественно прямоугольного сечения пучка ° Подобные электроннолучевые устройства применяются, например, для образования предварительно спрограммированных элементов на покрытых лаком полупроводниковых платах с целью изготовления микроэлектронных -схем.

В экономическом патенте Р 126438 описана такая установка для электроннолучевой обработки. В отличие от известных устройств с точечным электронным пучком (устройства электронного зондирования) устройства с плоским электронным пучком отличаются особенно высокой производительностью. Это достигается благодаря двойному программированию электронного пучка, а именно его положения в рабочем поле и его преимущественно прямоугольного поперечного сечения (формата) при постоянной резкости на краях и постоянной интенсивности.

В то время как для размещения плоского электронного пучка мишени могут применяться способы обычные в приборах с зондирующим пучком, например отклонение с цифровым управлением, программированное изменение поперечного сечения электронного пучка, установка его формата,и требуют специальной электроннооптической системы.

В указанном патенте описаны два подобных варианта: первый, в котором апертурная диафрагма устанавливается механическим управлением, и второй, в котором ограничение пучка задается механически стационарно в различных оптически сопряженных плоскостях, а величина поперечного сечения устанавливается электроннооптическими средствами. Второй вариант отличается высокой скоростью установки формата, которая может быть даже выше скорости

3 9 > установки электронного пучка на мишени с отклоняющей системой размещения, Последнее обстоятельство приводит к тому, что требования к юстировке электронной оптики с плоским пу лком 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 позаботиться о том, чтобы каждая сторона поперечного сечения электронного пучка проходила параллельно к х и у направлениям отклонения отклоняю цей системы размещения и имела длину, задаваемую управлением фронта (калибровка формата). Кроме того, от or>тической системы требуется точная фокусировка изображения кроссовера в плоскости поворота отклоняющей системы Формата и его точная юстировка в виде входного зрачка на оптической оси объектива или на отверстии диафрагмы гашения, поскольку это отверстие, с целью устранения паразитного фона рассеяния, должно быть выбрано малым настолько, что îíî ограничивает изображение кроссовера, и станови ся возможным ее использование в качестве апертурной диафрагмы.

Из экономического патента ГДР

М 113416 известен принцип действия электроннооптического устройства для облучения электронным пучком с плоским поперечным сечением и электроннооптически регулируемым ограничением светящегося поля, а также способ и устройство для юстировки зрачка. Способ -устройства для юстировки формата и калибровки формата до сих пор не были описаны. Известные электронно оптические средства, с помощью которых воздействуют .на электронный пучок таким образом, чтобы его параметры соответствовали требованиям, предъявляемь>м к электронному пучку в отношении интенсивности и формата в плоскости мишени, имеют недостаток, заключающийся в том, что их регулировка является трудной и требует много времени. Кроме того, с известным способом юстировки не может быть решен однозначно вопрос, имеется или нет астигматиз в первом промежуточном изображении зрачка.

nr56

Цепь изобретения — повышение эффективностии установки для электронногученой 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 принц ипу зле кт ронноопти че ской апертурной диафрагмы оптическую систему таким образом, чтобы ее юстировка была по возможности проще. В частности, чтобы состояние оптической системы, характеризуемое такими параметрами как юстировкз зрачка, юстировка формата и калибровка формата, удобно контроли ровалос ь, а появляющиеся от клонени я можно быстро и целенаправленно корректировать.

3S !, Q

$4j

Предлагаемый способ юстировки установки для электроннолучевой обработки, в которой первую угловую диафрагму проектируют в плоскости второй дополнительной угловой диафрагмы, так что —. .îëó÷àåòñÿ ограниченное преимущественно прям >угольное 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 форми руют изображения поперечного сечения электронного пучка, име>сщиеся характерные признаки, которые могут бь>ть отнесены однозначным образом к корригирующим параметрам юс ировки зрачка, юстировки формата и кaëèáðoaêè 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 >остировки зрачка, отображения плоскости мишени

940256 и циклическое размещение нулевого формата в направлении отклонения по оси х 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- 10 та, отображения апертурной диафрагмы и циклического размещения формата в направлении отклонения как по оси х так и по оси у в комбинации с циклическим изменением формата, которое происходит со сдвигом по фазе в направлении х 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 5 ти от клиновидности проводят дополнительный этап юстировки,который состоит в том, что снова осуществляют отображение апертурной диафрагмы и устраняют видимое за счет качания луча 30 непостоянство на зрачке.

Кроме того, осуществляют отображение угловой диафрагмы и качание центрирования луча с поворотом вокруг первой угловой диафрагмы и затем уст- 35 раняют осцилляцию сторон в иэображении первой угловой диафрагмы, а также остающуюся противоположную хроматическую разность обеих сторон в изображении первой угловой диафрагмы. 40

Реализация способа осуществляется с помощью устройства юстировки установки для электроннолучевой обработки содержащего первую угловую диаф1

45 рагму, которая проектируется через систему конденсоров в плоскость второй дополнительной угловой диафрагмы, так что получается ограниченное, преимущественно прямоугольное, сече50 ние электронного пучка, которое через промежуточную линзу и обьектив проектируется с уменьшением на плоскость мишени и там разворачивается с помощью отклоняющей системы компановки, ч55 в котором (устройстве ) кроссовер системы формирования пучка через первый конденсор проектируется в плоскость поворота двухуровневой отклоняющей 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, воздействующих на пучок.

Первый 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 апертур" ной диафрагмы. Для этого расстояние

g между кроссовером и первой угловой диафрагмой, расстояние ф между первой 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

Д между главной плоскостью второго конденсора в пространстве изображения и второй угловой диафрагмой и расстояние Р между второй угловой диафрагмой и плоскостью второго промежуточного зрачка выбраны из соотношения

4-4Ъ|С ЙС (4+//ц)(+ @Е) =«П

Второй признак изобретения относится к коррекции параллельности стороны в иэображении первой угловой диафрагмы к его сопряженному в изображении второй угловой диафрагмы.

ПринципиалbHo возможно использование для этого вращающее действие иэображения 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 формата и также изменяется масштаб отображения

7 9402 плоскости первой апертурной диафрагмы на плоскость второй. Для того, чтобы устранить этот недостаток, согласно изобретению, между конденсорами на уровне первого промежуточного зрач- 5 ка коаксиально располагается слабо возбуждаемая катушка. Она не оказывает отрицательного обратного воздействия на фокусирование и масштаб изображений и является эффективной только в качестве поворотной линзы, причем вращается, очевидно, также направление отклонения верхнего уровня к нижнему отклоняющей системы формата.

Третий признак относится к вопросу 15 о критерии настройки стигматоров для компенсации асти гматизма в первом промежуточном зрачке, наличие которо— го может отрицательно сказаться на юстировке формата, а также однородности 20 и постоянства интенсивности в поперечном сечении пучка при смене формата. Этот признак непосредственно не обнаруживается, так как сти гматическое отображение кроссовера в плоскос- 5 ти второго промежуточного зрачка и в плоскости третьего промежуточного зрачка, т.е. плоскости апертурной диафрагмы, является недостаточным для оценки качества критерия настройки. 30

Для того, чтобы выявить этот при— знак предлагается другая, сильнее возбуждаемая катушка, расположенная на уровне первого промежуточного зрачка, а ее возбуждение происходит при настройке стигматоров, так что между плоскостью первого промежуточного зрачка и плоскостью второго промежуточного зрачка устанавливается попеременно вращение изображения, на40 пример 1г>, которое в соответствии с периодическим изменением обнаруживаемого астигматизма в плоскости апертурной диафрагмы имеет чередование, если не скомпенсирован астигматизм в первом промежуточном зрачке.

Четвертый признак изобретения относится к проблеме совмещения углов между сторонами в изображении как

50 первои угловой диафрагмы, так и второй угловой диафрагмы с базисным углом, включающим направления отклонения по оси х и у отклоняющей системы размещения, который является преимущественно прямым углом, не ока55 зывая при этом мешающего влияния при соответствующем процессе юстировки на уже отъюстированные состояния элект56 роннооптического изображения, в частности на стигматическое изображение зрачка. Наоборот, компенсация астигматизма 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 кввдропулей 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. 8озможность 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 (соответственно 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 лежащих в направлении распространения пучка уровней отклонения, причем каждый уровень отклонения содержит две скрещеннье катушки отклонения, отклоняющие токи которых 0 „, tly на верхнем 1/ и на нижнем / вовне связаны агх>инным преобразованием

ПХ = а >+а у Н 1х (1)

LI> =- .з„, „,+а .у>

\! 1/

r б причем коэффициенты матрицы а „и а<<

9402 изменяются, например, в интервале

0,9-1,1 с целью установления точек поворота отклонения формата по оси х и у на плоскости первого промежуточного зрачка, а.коэффициенты матрицы 5 а, и а „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.

Это устройство имеет то преимущество, что, во-первых, фокусирование иэображения кроссовера на плоскости поворота отклоняющей системы отклонения может иметь значительные допус- 15 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 увеличивающей плоскость мишени при просвечивании на люминесцентном экране с помощью системы, которая содержит 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 прааиль-у ной юстировке формата и калибровке формата поверхность в среднем освещается равномерно, при этом последняя является конгруэнтной с поверхностью построенной путем геометрического 4р переноса формата, в то время как при неправильной юстировке или калибровке формата на краях циклически размещенного формата вследствие наложения или разделения появляются светлые 5 или соответственно темные зоны, иэ которых можно определить аид погрешности юстировки, а при неправильной юстировке зрачка появляется также различная яркость в четырех смежных .углах циклически размещенного формата.

На фиг. 1 показано электроннооптическое устройство прибора для облучения электронным пучком; на фиг. 2— схема для определения размеров конденсорной системы; на фиг. 3-г — диаграммы, показывающие связь между вы5

10 бором 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; на1 иг. 9- 12 - диаграмма для объяснения( юстировки формата; на фиг. 13-15 - диадиаграмма для объяснения калибровки формата.

Как показано на фиг. 1, ограни- чение выходящего от кроссовера 1 ис точника электронного пучка происходит с помощью двух оптически дополнительных угловых диафрагм 3 и 7. Возбуждение конденсоров 4 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 сред" ней плоскости отклоняющей системы 21, 22 возникает промежуточное иэображение 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 механичес" ки 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 угловой 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 напояжен1 1 9402

HQcTb i> ПОля; Отклоняющей системы 21

22 формата и может изменяться по двум направлениям i» виде положения поперРчнО(О сечсния пучка на плОскОсти мишени 12, которое устанавливается с помощью отклоняющей системы 13 размещения, Поскольку как отклоняюшая система 13, TBI(и ОтклОняющаЯ система 21, 22 может управляться электрическими средствами, то получается возможность размещать электронный пучок на каждом произвольном ,местР BHутри Оптически ВОЗМОжнОГО рабочего поля и задавать сечению пуч .ка произвольный размер внутри оптически возможной области формата.

Для полу чени я и ред вари тел ь но сп ро.граммированного рисунка на мишени, предусмотрена система 19 гашения, ко- „ торая позволяет изображение крОссОВе ра Вывести в плоскость апертурной диафрагмы 10 и отклонить, благодаря чему в ппоскости мишени 12 сечение пучка счить>вается в виде яркого и тем- 5 ного уровня, Так как апертура гашения пучка, отображающая плоскосr>, люминРсцРнтнОПО поля углОВО>1 диафрагмы / является небольшой го сравнению с ее аг>ертурой B плоскости мишени в соотВетствии с масштабом изображения плоскость люминесцентно>-о поля - мишень, то незначительное возбуждение системы 19 гашения будет достаточным для того„ чтобы зондировать уровень тем3 У„ ного без заметного смещения положения электронного пучка на экране и сущес-,венного изменения его формата. 0 помощью второй синхронно управляемой с =-истемой 19 гашРния отклоняющей

1В

cI1стемы 2ч ниже угловой диафрагмы 3 можно обеспечить, чтобы во время процесса отпирания или запирания не смещалось изображение ограничения пучка

B области угловой диафрагмы g на Г>лос45 кости мишени, . Этим самым дости гается возможность точного и очень быстрого

СКаНИРОВаНИЯ УРОВНЕЙ СВЕтпагО-ТЕМНОГО на мишени, Другие электроннооптические устройЯ ства. служат для того, чтобы автоматически центрировать электроннь>й пучок на угловой диафрагме 3 и апертурной диафрагме 10, измерять ток пучка в поперечном сечении и стигматизировать отображение светящегося поля на

Г>лоскости мишРни. Для этОПО предусмОтрены дВухурОВневая ДВОй1ная ОтклОняю щая система 26, 2/ для центрирования элек.i ронного 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 1 j для полного отклонения электронного гучка через апертурную диафрагму 10, с целью измерения тока пучка в закрытом состоянии, а также стигматоры 14 и 15 для компенсации астигматизма второго третьего порядка изображения светящегося поля на плоскости мишени.

Б электраннооптической системе, кроме того, имеются средства, с -,îìîщью которых можно воздействовать на электронный пучок таким образом, чтобы он имел в плоскости мишени желаемую интенсивность и формат. Для этой цели предусмотрены сти гматоры 18, 20, 23 и 25 и вспомогательные конденса>торы 2 и 8. Среди других средств юст>>>I ровки для этой цели предусмотрены также KQHqeHCBTîpû 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 компенсироватьь асти гматизм эра>ка в плоскости 5 первого промежуточного зрачка и в плоскости апертурной диафрагмы 10, в то время как стигматоры 23 и 18 предназначены для юстировки отображения угловых диафрагм на ортогональность своих сторон. Однако стигматорь, не Выполняют своих задач без отрицательных обратных воздействий, так, например, стигматор 20 тажке воздействует на вершинный угол в изображе:-:.ии угловой диафра мы 3, как стигмаорь> 23 и 18 воздействуют на астигматизм зрачка. Регулировка стигматоров

TBêèi образом является сложной и треоует много Времени, Кроме того, известное электроннолучевое устройстВо не имеет средства, с помощью которого можно решить вопрос, имеется ли или нет асти гматизм в первом промежуточном зрачке.

>Ости ровка на оптическую параллельность противолежащих сторон сечения пучка требуется для того, чтобы можно было установить стороны в изображении угловой диафрагмы 3 параллельно к соответствующим сторонам угло256

i3 940 вой диафрагмы 7. Это принципиально возможно при соответствующем установлении возбуждений обоих стигматоров 20 и 23 и конденсоров 4 и 6 без изменения астигматизма зрачка в апертурной диафрагме 10 и при дополнительном условии, что сохраняется отображение угловой диафрагмы 3 на угловой диафрагме 7. На основе эллиптического искажения, обусловленного стигматорами 20 0 и 23, можно изменить вершинный угол обеих сторон в изображении угловой диафрагмы 3 и на основе поворота изображения, который обусловлен обоими конденсорами 4 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- 5 цательных обратных воздействий являются очень сложными, а их осуществление является трудоемким. Для того, чтобы устранить эти недостатки, пред-. лагаются в электроннооптической системе ряд усовершенствований, которые обьясняются на следующих прилагаемых фигуоак.

На фиг. 2 показаны обозначения тех расстояний, которые являются существенными при выборе размеров конденсорной системы согласно первому признаку изобретения, Этими расстояниями являются: расстояние С1между кроссовером 1 и угловой диафрагмой 3, .

40 расстояние Ь между первой угловой диафрагмой 3 и главной плоскостью Н4 конденсора 4 в пространстве предмета, расстояние С между главной плоскостью Н конденсора 4 в пространстве

45 изображений и главной плоскостью Н конденсора 6 в пространстве предмета, расстояние d между главной плоскостью Н2 конденсора 6 в пространстве иэображений и угловой диафрагмой 7 и расстояние 6 между угловой диафрагмой 7 и плоскостью 16 второго промежуточного зрачка, которые отображаются промежуточной линзой 9 с увеличением в плоскости апертурной диафрагмы 10. Поскольку главные плоскости при малых изменениях возбуждения обоих 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 в=1-Ф Ь/с.d(c(3 ч(ь)И+В(е)=ц то получается известная область возбуждения обоих конденсоров, в которой при отображении кроссовера в плоскости апертурной диафрагмы происходит также отображение угловой диафрагмы 3 в плоскости угловой диафрагмы 7.

На фиг. 3-5 показаны кривые 28, функциональной связи между токами возбуждения 1„ и l обоих конденсоров 4 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. 4) два определенные состояния возбуждения, а именно в точках пересечения 30 и 31, в которых возможно одновременное отображение, однако, из того, что зрачок сфокусирован на плоскости апертурной диафрагмы, не обязательно следует, что угловая диафрагма 3 отображается на плоскости угловой диафрагмы 7. Это обес" печивается только тогда, когда токи возбуждения I4, I2 не выходят из уз) кой зоны 32 или 33. Существование

1 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 34 существенно шире, чем обеспечивается свобода действий для возбуждения конденсаторов, в пределах которой может осу" ° ществляться 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

9402

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

15 линзы 38 (фиг. 6) в не слишком широких пределах.

С целью достаточно точного выбора расстояний, при которых 0 = О, можно предусмотреть распорный цилиндр 35, 5 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 4, по простой формуле изменение высоты рас- 1> порного цилиндра 35. Для того, чтобы определить функциональную связь между токами возбуждения 1„ и которая ведет к кривой 28, целесообразно отключить промежуточную линзу и, кроме 20 того, осуществить искусственное повышение апертуры путем качания центрирования пучка 26, 27 с поворотом вокруг угловой диафрагмы 3. Эта юстировка пригодна для однократного 25 предварительного центрирования, но не для текущей эксплуатации (из-за необходимого для этого большой затраты времени). Кроме того симметричного смещения конденсоров 4 и 6 при при- зв менении промежуточного кольца 35 может быть предусмотрена также воэможность общего аксиального перемещения, что, например, достигается путем изменения толщины промежуточных шайб в крепежных устройствах магнитопроводов конденсоров 4 и 6 без существенного ухудшения осуществленной юстировки при 0 = О. Благодаря общему аксиальному смещению изменяется разность тех возбуждений конденсоров 4 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.

1 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 36 необходи- ма только для точной юстировки.

56 16 обусловливают как одинаковые, так и противоположное направления аксиального смещения конденсоров 4 и 6, можно представить в виде линейной комбинации разностей однозначных определяемых возбуждений, которые установлены всякий раз одним из четырех условий: отображение диафрагмы 3 на диафрагме 7 при преимущественно одинаковом возбуждении L! = !>, отображение диафрагмы 3 на диафрагме 7 при параллельности сторон в иэображении угловой диа- фрагмы 3 и 7, отображение кроссовера 1 на плоскости апертурной диафрагмы 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 эа другом в противофазе пара 40 стигматоров 25 и 18, включенная друг за другом в противофазе пара 41 стигматоров 18, включенная друг за другом в противофазе квадропульная пара 42, квадропуль 43, синфазно включенная друг за другом пара 44 стигматоров 23 и 20 и матрица 36 связи, Вращающаяся линза представляет собой катушку с воздушным сердечником с несколькими слоями, например flo cTo витков, которые намотаны на внутренний цилиндр корпуса, несущего отклоняющую систему для формата симметрично относительно средней плоскости. При максимальном токе до

100 мА и ускоряющем напряжении, например, 30 кВ эта линза обеспечивает поворот вплоть да +3 изображения о 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 отклоняю1цей системы формата, который ведет к поперечному отклонению зрачка при смене формата, но которое можно просто скомпенсировать с помощью матрицы 36 связи (коэффициенты матрицы а

7 91102 а ) для отклоняющих токов, и которое не появляется во время процесса юстировки на параллельность отображения угловых диафрагм, поскольку система отклонения формата обесточена. 5

Матрица 36 связи выполняет также другую функцию, а именно точную установку плоскости поворота системы отклонения Формата на плоскость 5 первого промежуточного зрачка. которая осуществляется с помощью коэффициента матрицы а„ для отклонения по х-направлению и коэффициента матрицы а

Я.Я 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 20 системы конденсоров при 0 = 0 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 по отношению к вращающейся линзе 38.

Эта линза предназначена для распознавания возможного астигматизма первого

35 промежуточного зрачка и может возбуждаться настолько, что поворот изображения между плоскостью первого промежуточного зрачка и плоскостью тре40 тьего промежуточного зрачка или плоскостью апертурной диафрагмы изменяется, например, до +15 . Критерием того, что изображение первого промежуточного зрачка является стигматичным, является наблюдаемое при качании

45 вращающейся линзы 39 постоянство астигматизма зрачка в плоскости апертурной диафрагмы или, если зрачок у>не стигматизирован в плоскости апертурной диафрагмы, получение стигматического отображения кроссовера в плоскости апертурной диафрагмы.

Для того, чтобы простым способом продемонстрировать реализацию четвертого признака изобретения, предположим, что выбор размеров системы конденсоров происходит симметрично при

0 = 0, что описывается соотношением

56 18 а = е, ф= d. Это имеет то преимущество, чт0 при применении простого источника питания стигматоры (соответственно квадропули) могут быть одногЬ и того же типа. Преимущественно они состоят из четырех квадропулей (и, r, 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 45 . Электрические присо6 единения системы иэ 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 г параксального дифференциального уравнения. Основная кривая >"> имеет нулевые значения в точках 3 и 7 угловых диафрагм 3 и 7, а основная кривая гр — нулевые значения в точках пересечения с осью 1 кроссовера 5 первого промежуточного

< зрачка и в точке 16 второго проме-! жуточного зрачка, которая сопряжена с точкой на оси апертурной диафрагмы 10 через промежуточную линзу 9.

Как известно, в подынтегральном выражении интеграла действия для астигматизма и эллиптического искажения слабых квадропульных полей эти основные кривые появляются в виде мно>чителей. Подынтегральное выражение для асти гматизма зрачка содержит г, в ка2. честве множителя, .а подыинтегральное выражение для эллиптического искажения отображения угловой диафрагмы содержит в качестве множителя произведение 1;у )"рВсякий раз два лежащих вдоль опти" ческой 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 ази19 9402 мутально параллельно. Расположение системы иэ 4 квадропупей (ниже обозначается как 4KC ) осуществляется следующим образом: 4КС 25 лежит на одинаковом расстоянии выше угловой диафраг- 5 мы 3> как 4КС 18 ниже угловой